Материал: ПОСОБИЕ_НОВИКОВ

- при генерировании оптических сигналов путем модуляции света под действием физической величины, которая, изменяя оптические свойства волокна, изменяет условие прохождения через него света; в этом случае волокно является датчиком.

5.5. Датчики температуры

5.5.1. Методы измерения температуры

Благодаря многообразию свойств веществ и физических явлений, зависящих от температуры, создано большое количество методов измерений температуры:

- оптические (основаны на эффекте изменения излучения);

- механические (основаны на эффекте расширения тел при увеличении температуры);

- электрические (основаны на эффекте изменения сопротивления тел от температуры, на эффекте Зеебека - фотоэффекте).

5.5.2. Шкалы температур

Шкала Кельвина

Размерность по этой шкале обозначается как [].

Шкала определяется из условия, что температура воды в тройной точке – температура равновесия воды, льда и пара – равна 273.16^оК (см. рисунок 5.12).

Шкала Цельсия

Размерность по этой шкале имеет вид [].

Связь между этой шкалой и шкалой Кельвина определяется соотношением:

(5.38)

Очевидно, за 0 температуру принимается температура замерзания воды (рисунок 5.12).

Шкала Рэнкина

Единицей измерения является градус Рэнкина - [^oR].

Связь между единицами измерения температуры по Рэнкину по Кельвину определяется соотношением:

(5.39)

При таком определении температура в тройной точке (рисунок 5.12) равна

. (5.40)

Шкала Фаренгейта

Единицей измерения является градус Фаренгейта - [^oF].

Она получается смещением нуля абсолютной шкалы Рэнкина по формуле:

. (5.41)

Приведем еще связь между единицами измерения по шкале Цельсия и Фаренгейта, как наиболее часто встречающиеся на практике:

. (5.42)

5.6. Датчики положения и перемещения

5.6.1. Методы определения положения и перемещения

Существует два основных метода определения положения и измерения перемещения при помощи таких датчиков:

1) Датчик вырабатывает сигнал, являющийся функцией положения одной из его частей, связанных с подвижным объектом.

2) Датчик генерирует единичный импульс на каждом элементарном перемещении; положение и перемещение определяется подсчетом суммы или разности испущенных импульсов в зависимости от направления перемещения, в этом смысле эти датчики являются датчиками последовательных приращений.

5.6.2. Резисторные потенциометры

Потенциометр представляет собой резистор постоянного сопротивления R_n, по которому перемещается скользящий электрический контакт.

Этот контакт механически соединяется с деталью, перемещения которой он должен передавать.

В зависимости от формы резистора различают (см. рисунок 5.13):

- потенциометр линейного перемещения;

- потенциометр углового перемещения.

При этом зависимости текущего сопротивления R определяются выражениями:

- (5.43)

для потенциометра линейного перемещения l и

- (5.44)

для потенциометра углового перемещенияα.

Пример.

На рисунке 5.14 представлена схема для определения перемещения. Схема представляет собой следящий усилитель, размещенный на подвижном объекте.

Определение перемещения производится путем использования измерительной информации, которая связана с изменением напряженияна скользящем контакте вследствие его перемещенияот начального положения. При этом используются очевидные зависимости:

(5.45)

и (5.46)

где - максимальное значение перемещения.

5.6.3. Индуктивные датчики

Вперемещение, которое измеряется, вовлекается один из элементов магнитного контура, который вызывает тем самым изменение потока через измерительную обмотку и соответствующий электрический сигнал.

Если подвижным элементом является ферромагнитный сердечник, то его перемещение при поступательном движении или вращении проявляется в изменении:

коэффициента самоиндукции катушки (переменная индуктивность) или
связи между первой и вторичной обмотками трансформатора, что приводит к изменению вторичного напряжения.

Магнитный контур с изменяемым зазором

На практике часто возникает задача определения различных зазоров в технических системах. Для этого используется магнитный контур. Соответствующая схема, поясняющая возможный способ определения зазоров с использованием такого контура, представлена на рисунке 5.15.

Существует зависимость для определения коэффициента самоиндукции.

, (5.47),

где - коэффициент самоиндукции;

- магнитная проницаемость;

- количество витков катушки;

- площадь сечения контура;

- длина силовых линий в воздухе.

Перемещение обкладки приводит к изменению зазора на величину, и индуктивность получает новое значение

Отсюда очевидны соотношения (с учетом соотношения (5.47)):

и .

При имеем

и чувствительность датчика

Катушка с подвижным сердечником

Принципиальная схема катушки с подвижным сердечником представлена, на рисунке 5.16.

При последовательном объединении с коэффициентом и с коэффициентом

Для такой схемы (последовательное объединение различных участков) суммарный коэффициент индуктивности определяется соотношением

, (5.48),

где - коэффициент индуктивностизаполненного воздухом участка длиной l₀;

- коэффициент индуктивности железного сердечника длиной l_f_;

- коэффициент взаимной индукции.

Очевидно, что перемещение Δl_f приводит к изменению . И, наоборот, знаяи используя зависимость (5.48), легко определяется и искомое перемещениеΔl.

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/284677

Смотрите также:

Административное расследование
Внутренняя картина здоровья у студентов: когнитивный аспект детерминации
Внутритробная ультразвуковая диагностика врождённых аномалий
Задачи - бактериальные менингиты Королева
лабораторная 7 - Управление пользователями в операционной системе LINUX (автовосстановление)
Муниципальное управление в сфере здравоохранения
Практическая Акинфеева
Соотношение некоторых преступлений 34 главы Уголовного кодекса Российской Федерации с преступлениями против военной службы
Социальные конфликты в современном обществе
Экономический расчет участка