Первичные измерительные преобразователи (ПИП), их классификация, структурные схемы преобразований ФВ

Основой любого СИ является первичный преобразователь – измерительный преобразователь, на который воздействует непосредственно измеряемая ФВ. Часто они называются первичными измерительными преобразователями (ПИП), датчиками ФВ или сенсорами.

Датчики ФВ и их особенности:

- датчик, как правило, непосредственно контактирует с измеряемой ФВ часто в условиях повышенных температур, агрессивных и взрывоопасных сред;

- датчики эксплуатируются в условиях повышенной влажности, больших механических нагрузок, но при этом определяют основную составляющую погрешности СИ, которую при дальнейших преобразованиях невозможно исключить;

- датчик имеет малые габариты, вес;

- по характеру преобразований датчики (ПИП) преобразуют измеряемую ФВ, непосредственно воздействующую на него, в другую ФВ, удобную для дальнейшей обработки, преобразований и передачи. При этом может иметь место не одно, а несколько преобразований. Как правило, в датчиках реализуется один из физических законов;

- при преобразовании входных ФВ в выходные в датчиках такое преобразование часто осуществляется через промежуточные ФВ;

Наиболее широкое применение в датчиках получили преобразования измеряемой ФВ в электрические ФВ:

- электрических величин мало, а ФВ много;

- электрическую величину удобно преобразовать в другие, их удобно масштабировать, фильтровать, линеаризовать и т. д.;

- электрические величины удобно передавать на расстоянии;

- электрическую величину удобно коммутировать, переключать, преобразовывать в цифровой код и обратно;

- электрическую величину легко унифицировать и тем самым стандартизировать выходные сигналы датчиков и СИ.

Классификация датчиков:

1. Пассивные и активные

Пассивные не нуждаются в дополнительном источнике энергии, и в ответ на изменение внешнего воздействия на его выходе всегда появляется электрический сигнал (т.е. датчик преобразует энергию внешнего сигнала в выходной сигнал). Например, термопары, фотодиоды, пьезоэлектрические чувствительные элементы.

Активным датчикам для работы требуется внешняя энергия (сигнал возбуждения). В активных датчиках происходит преобразование изменения их внутренних характеристик в электрические сигналы. Например, резистивные тензодатчики, термисторы. Термисторы являются температурно-чувствительными резисторами. Сами по себе термисторы не производят никаких электрических сигналов, но при прохождении через них электрического тока (сигнала возбуждения), их сопротивление может быть определено по изменению тока и/или падению напряжения на них. Значение сопротивления (в Омах) отражает измеряемую температуру, которая может быть найдена по известным зависимостям.

1. В зависимости от выбора точки отсчета датчики можно разделить на абсолютные и относительные

Абсолютные датчики определяют внешний сигнал в абсолютных физических единицах, не зависящих от условий проведения измерений, тогда как выходной сигнал относительного датчика в каждом конкретном случае может трактоваться по-разному. Примером абсолютного датчика является термистор. Его электрическое сопротивление напрямую зависит от абсолютной температуры по шкале Кельвина. Примером относительного датчика является термопара, потому что напряжение на его выходе является функцией градиента температуры на проводах термопары.

Структурная схема.

X – входная ФВ.

Y – выходная ФВ.

L, K – промежуточные ФВ, которые могут быть другими по природе

f1,f2,f3 – функции преобразования ФВ.

Поиск по сайту: