Понятие измерительных преобразователей (ИП), виды, классификация

ГЛАВА 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И СХЕМЫ

Понятие измерительных преобразователей (ИП), виды, классификация

Эксплуатация летательных аппаратов в авиации связаны с получением данных о значении различных физических величин, характеризующих состояние объекта управления - механических, тепловых, химических, оптических и других величин, которые принято называть неэлектрическими.

Существует ряд способов измерения неэлектрических величин, различающихся по виду энергии сигнала измерительной информации.

Наиболее широко распространенный способ измерения – электрический. Он имеет ряд достоинств, а именно: точность, удобство в эксплуатации измерительных приборов, легкость в исполнении (проектировании, производстве), хорошо изученный математический аппарат, компактность измерительных приборов, возможность сопряжения с вычислительной машиной.

Измерительный преобразователь (ИП), иногда его называют датчиком, предназначен для преобразования неэлектрической величины в электрическую. Как правило, в своем составе он имеет первичный преобразователь (ПП) или чувствительный элемент и измерительную цепью.

α

Код

Рис. 2.1. Структура устройства для измерения неэлектрических величин

Упрощенная структурная схема измерительного устройства (прибора) приведена на рис.2.1, где:

ПП - первичный измерительный преобразователь;

ИЦ - измерительная цепь;

ОУ - отчетное устройство.

Размещенный непосредственно на объекте ПП преобразует неэлектрическую величину Х в электрическую величину У.

К первичным преобразователям (ПП) предъявляют требования воспроизводимости и однозначности характеристики преобразования У=F (Х), стабильности во времени характеристики преобразователя, минимального обратного действия преобразователя на исследуемый объект, точности, быстродействия и т.д.

Первичные измерительные преобразователи очень разнообразны по принципу действия, устройству, виду энергии входного сигнала, метрологическим и эксплуатационным характеристикам.

Существуют параметрические ПП для которых характерно то, что

сигналы, получаемые от измеряемого объекта, служат только для управления энергией постороннего источника, включенного в электрическую цепь. В данном случае основным выходным сигналом является изменение параметров электрических цепей - сопротивления, емкости, индуктивности под действием сигнала от измеряемого объекта; поэтому эти ПП называются параметрическими.

Генераторные ПП характеризуются тем, что сигналы, получаемые от измеряемого объекта, непосредственно преобразуются в электрические сигналы. При этом желаемый эффект преобразования может быть получен без использования посторонних источников энергии. Основой работы является непосредственное преобразование измеряемых сигналов различных видов в электрические сигналы (генерирование электрической энергии).

По физической природе явлений, лежащих в основе их работы, первичные преобразователи можно подразделить на:

–механические резистивные (контактные, реостатные, тензометрические);

–электростатические (емкостные, пьезоэлектрические);

–электромагнитные (индуктивные, индукционные, магнитоупругие);

–теплоэлектрические (термоэлектрические, терморезистивные);

–оптико-электрические;

–атомные (ионизационного излучения, квантовые) и множество других.

Только одно перечисление групп первичных преобразователей неэлектрических величин свидетельствует о том, насколько широк круг вопросов, относящихся к измерению неэлектрических величин, и как важно унифицировать методы и средства их измерений.

На вход первичного преобразователя кроме входной величины Х действуют и другие параметры объекта и окружающей среды. В этих условиях первичный преобразователь должен избирательно реагировать только на значение входной величины и не реагировать на влияние всех остальных факторов. Задача подавления чувствительности первичного преобразователя к влияющим величинам относится к важным задачам, решаемым конструктивными и схемными методами.