Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница

С помощью пирометров спектрального отношения ГЖТПС-2 можно изме­рить температуру поверхности непрерывного литого слитка (МНЛЗ) или полосы (стан горячей прокатки) по ширине.

Сканирующая головка пирометрического датчика (рис. 2.17) содержит объ­ектив и призму, позволяющую выделить узкие спектральные области вблизи волн Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru , Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru , Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru и координатно-чувствительные фотоприемники на основе матриц прибо­ров с зарядовой связью (ПЗС). Считываемые с матриц цифровые данные являют­ся исходной информацией для расчета температуры поверхности металла. Темпе­ратура вдоль линии измерения рассчитывается по специальному алгоритму с по­мощью компьютера на основе отношений интенсивностей излучения для длин волн Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru , Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru , Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru .

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис.2.17. Схема сканирующей головки пирометрического датчика пирометра ПКТПС-2: 1 - слиток; 2 - объектив; 3 - линия измерения температуры; 4 - ПЗС; 5 - призма

Для защиты чувствительного элемента от воздействия высокой температуры окружающей среды (например, при контроле температуры поверхности непре­рывного литого слитка на МНЛЗ) пирометрический датчик размещается в корпу­се, имеющем систему охлаждения - термостатирование. Холодильник является специальным полупроводниковым устройством, работающим по принципу элемента Пельтье.

Для контроля и сигнализации наличия пламени в горелочных устройствах используются специальные преобразователи.

В качестве датчиков пламени применяются фотоэлектрические, ионизацион­ные, ультрафиолетовые, телевизионные и другие чувствительные элементы.

Глава 3. Нормирующие измерительные преобразователи

Нормирующие измерительные преобразователи предназначены для преобра­зования выходного сигнала первичных преобразователей в унифицированный сигнал постоянного тока. Нормирующие преобразователи, применяемые для пре­образования выходного сигнала первичных преобразователей, называют также промежуточными. Благодаря стандартизации входных и выходных сигналов уп­рощается синтез систем контроля и управления, повышается надежность и точ­ность передачи информации. В качестве стандартных электрических сигналов приняты сигналы в диапазонах 0-5, 0-20, 4-20 мА постоянного тока, 0±10 В постоянного и переменного напряжения. Преобразователи этого типа представляют собой замкнутые статические системы, охваченные глубокой отрицательной свя­зью. Принцип действия нормирующих преобразователей основан на частичной компенсации входного сигнала сигналом отрицательной обратной связи, полу­чаемой с выхода усилительного элемента, имеющего большой коэффициент пе­редачи. На рис. 3.1 показана структурная схема компенсационного метода преоб­разования в стандартный сигнал.

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 3.1. Структурная схема нормирующего преобразователя

Входной сигнал X в блоке сравнения 1 алгебраически суммируется с сигна­лом отрицательной обратной связи Хос и результирующий сигнал компенсации ΔХ = Х-Хос поступает на вход усилителя 2, имеющего коэффициент передачи К.

Коэффициент передачи звена обратной связи Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru . По правилу соединения встреч­но-параллельных звеньев выходной сигнал может быть представлен в виде

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru (3.1)

а относительная погрешность преобразования, %

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru . (3.2)

Выражение (3.2) показывает, что δ зависит от значений коэффициентов пе­редачи усилителя и звена обратной связи: чем больше величина Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru , тем меньше ошибка устройств подобного типа.

Существует несколько типов нормирующих приборов, преобразующих сиг­налы напряжения и сопротивления в стандартный ток. Они используются для преобразования естественных сигналов термоэлектрических термометров, пиро­метров, термометров сопротивления и других средств в стандартный токовый сигнал. В качестве примера рассмотрим схему нормирующего преобразователя, работающего в комплекте с термоэлектрическими термометрами (рис. 3.2).

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 3.2. Упрощенная схема нормирующего преобразователя

Преобразователь предназначен для линейного преобразования термо-ЭДС термометра E(t,t0) в сигнал постоянного тока 0-5 мА при сопротивлении внешней нагрузки RH=2,5 кОм. Преобразователь состоит из корректирующего моста МК, усилителя с токовым выходом Iвых, устройства обратной связи, состоящего из усилителя обратной связи УОС и резистора RОС. Резисторы корректирующего моста МК R1, R2, R3 выполнены из манганина, а резистор RM, который обычно рас­полагают в непосредственной близости от свободных концов термоэлектродных проводов, - из меди.

Преобразователь этого типа выполнен по статической автокомпенсационной схеме. Входной сигнал термоэлектрического термометра, скорректированный на­пряжением Uab, снимаемым с вершин моста ab [Ux= E(t,t0)+ Uab], сравнивается с напряжением обратной связи Некомпенсированный сигнал ΔU =Ux-Uoc усиливается усилителем с токовым выходом. Выходной ток 1вых поступает во внешнюю цепь RH и подается в усилитель УОС устройства обратной связи. Токи на выходе и входе усилителя устройства обратной связи строго пропорциональны между собой. Выходной ток усилителя обратной связи создает на резисторе R^ сигнал обратной связи

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

где Кос - коэффициент передачи УОС.

Для усилителя с обратной связью

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru (3.3)

откуда

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru (3.4)

где К- коэффициент передачи преобразователя.

При большом коэффициенте передачи усилителя (Ку ->оо) коэффициент пе­редачи преобразователя равен

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

а его стабильность определяется стабильностью Кос и Roc

Широкое распространение получили следующие разновидности нормирую­щих преобразователей.

Измерительные преобразователи концерна "Метран" (Челябинск) НП-02, НП-03, Ш 9321 и Ш 9322 являются одноканальными функциональными устрой­ствами. Они обеспечивают преобразование сигналов от датчиков температуры в унифицированные выходные сигналы постоянного тока. Дополнительно в прибо­рах Ш 9321 и Ш 9322 имеются двухпозиционные устройства с релейным выходом для сигнализации о выходе измеряемых параметров за пределы уставок и обрыва линии связи с датчиками.

Нормирующие преобразователи серии НП-П10, НП-Р10, НП-Н10 АО "ЗЭ- иМ" (Чебоксары) предназначены для преобразования естественных сигналов низ­кого уровня в унифицированный аналоговый сигнал постоянного тока.

Назначение приборов: НП-П10 - нормирующий преобразователь сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков; НП-Р10 - преобразователь сиг­налов потенциометрических датчиков; НП-Н10 - устройство преобразования сиг­налов напряжения постоянного тока.

Многоканальные измерительные преобразователи ИП-Т20, ИП-С20 приме­няются для преобразования сигналов термопар и термометров сопротивления в последовательный цифровой код (интерфейс RS-485). Отличительные особенно­сти: линейная зависимость значения выходного кода от измеряемой температуры; гальваническое разделение между каналами по входному сигналу, входа от выхо­да и от цепей питания, наличие встроенного устройства компенсации влияния термо-ЭДС свободных концов термопары (для НП-Т20); сообщение об обрыве цепи датчика по интерфейсу; количество каналов измерения - 4 и др.

В настоящее время НПФ "Сенсорика" выпускает нормирующие преобразова­тели серии Ш 932 в составе нескольких групп, отличающихся конструктивными или функциональными особенностями (рис. 3.3).

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 3.3. Нормирующие преобразователи серии Ш 932

Состав серии:

Ш 9321, Ш 9321 Ц, Ш 9322, Ш 9322 Ц - высокоточные преобразователи щитового исполнения для термометров сопротивления (Ш 9321, Ш 9321 Ц) и термо­электрических преобразователей (Ш 9322, Ш 9322 Ц). Данная группа преобразо­вателей выполнена на основе цифровых методов обработки сигналов, что обусло­вило их высокую точность, надежность и стабильность характеристик в условиях эксплуатации;

Ш 9321 А, Ш 9322 А - преобразователи средней точности щитового испол­нения для термометров сопротивления (Ш 9321 А) и термопар (Ш 9322 А). Ука­занные преобразователи являются упрощенным вариантом предыдущей группы преобразователей. Они могут питаться как от сети -220 В, 50 Гц, так и от источ­ника постоянного напряжения 24 В, и выпускаются в одно- или двухканальном исполнении;

Ш 9323, Ш 9324 - преобразователи щитового исполнения для дифференци­ально-трансформаторных датчиков (Ш 9323) и реохордных (потенциометрических) датчиков (Ш 9324). Конструктивно унифицированы с двумя предыдущими группами преобразователей;

Ш 9321 М, Ш 9322 М - модульные преобразователи для крепления на DIN- рейку, предназначены для термометров сопротивления (Ш 9321 М) и термопар (Ш 9322 М). Питание производится от источника постоянного напряжения 24 В или группового блока питания БПМ-24.

На последующих рисунках приведены общие виды нормирующих преобра­зователей и схемы подключения.

Преобразователь Ш 9321 предназначен для работы с термопреобразователем сопротивления. Прибор Ш 9321 И имеет искробезопасные входные цепи уровня "ia" и предназначен для работы с ТС, эксплуатирующимися во взрывоопасных условиях.

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 3.4. Общий вид нормирующего преобразователя Ш 9321

Особенности преобразователя: линейная зависимость выходного сигнала от измеряемой температуры; гальваническое разделение входных и выходных це­пей; сигнализация о выходе измеряемой температуры за пределы заданных уста­вок; сигнализация обрыва цепи датчика; подключение ТС по двух-, трех- или че- тырех-проводной схеме.

На рис. 3.5 приведена схема подключения преобразователя Ш 9321.

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 3.5. Схема подключения Ш 9321

В модульном нормирующем преобразователе Ш 9322 М реализована дополнительная функция компенсации температуры холодного спая ТП. На рис. 3.6 по казан общий вид Ш 9322 М, а на рис. 3.7 - схема подключения.

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 3.6. Общий вид Ш 9322 М

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 3.7. Схема подключения Ш 9322 М

Глава 4. Измерение давления и разности давлений

Контроль за протеканием большинства технологических процессов связан с измерением давления или разности давлений газовых и жидких сред.

Давление - один из важнейших термодинамических параметров энергоноси­теля, и его измерение необходимо как в расчетных теплотехнических целях - для определения расхода, количества и тепловой энергии среды, так и в технологиче­ских - для контроля и прогнозирования безопасных и эффективных гидравличе­ских режимов напорных трубопроводов, используемых в энергоснабжении пред­приятия.

4.1. Давление, его виды и единицы измерения

Давлением Р называют отношение абсолютного значения нормального, т.е. действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы F к площади S этой поверхности: P=F/S. Если сила равномерно распределена по площади, то указанное отношение дает точное значение давления в каждой ее точке, в против­ном же случае - только его среднее значение (точное значение меняется от точки к точке и определяется пределом отношения ΔF/ΔS, где ΔF - сила, приложенная к бесконечно малому элементу площади ΔS). В отличие от силы, значение кото­рой зависит от размеров поверхности ее приложения, давление позволяет при рассмотрении взаимодействия физических тел исключить фактор площади, по­скольку давление является удельной, т.е. отнесенной к единице площади, силой.

Жидкие и газообразные среды характеризуются свойствами упругости - об­ратимого изменения объема (т.е. его уменьшения при сжатии среды под давлени­ем и восстановления исходного объема при снятии давления) и текучести - обра­тимого изменения формы. В этих средах различают давление внешнее, или по­верхностное - на границе, или поверхности среды, и внутреннее - внутри, в объ­еме или массе среды. Природа внешнего и внутреннего давления газовой среды носит тепловой характер: беспорядочные столкновения находящихся в тепловом движении молекул газа друг с другом и с ограничивающей среду поверхностью приводят к непрерывному изменению кинетической энергии молекул (их импуль­са движения) и появлению согласно основному закону динамики сил, которые проявляются как силы упругости и причина давления. Газы не имеют собственно­го объема, они занимают весь объем предоставленного им замкнутого простран­ства и допускают сжатие внешними силами во много раз. В обычных, не экстре­мальных по давлению и температуре условиях реальные газы ведут себя как иде­альные: с молекулярной точки зрения в этих условиях можно пренебречь как раз­мерами молекул по сравнению с расстояниями между ними, так и потенциальны­ми силами взаимодействия между молекулами - межмолекулярными силами. Ус­тановлено, что давление газа пропорционально концентрации молекул или плот­ности среды ρ=M/V (массе М молекул в единице объема V и их средней кинети­ческой энергии). При изотермическом (при постоянной температуре) процессе изменения объема газа и неизменной его массе давление газа прямо пропорцио­нально его плотности Р/ ρ =const или обратно пропорционально объему PV=const (закон Бойля-Мариотта). С ростом температуры давление идеального газа прямо пропорционально его абсолютной температуре PV/T=const (уравнение газового состояния). В жидких средах в отличие от газов расстояния между молекулами сравнимы с размерами молекул, поэтому внутреннее давление жидкой среды имеет по крайней мере две составляющие: потенциальную, или "холодную", обу­словленную силами межмолекулярного отталкивания-притяжения, и кинетиче­скую, или тепловую, связанную с тепловыми колебаниями молекул и атомов сре­ды. Жидкости в силу плотной молекулярной упаковки при обычных давлениях

практически несжимаемы (сжатие составляет тысячные доли процента от исход­ного объема при двукратном увеличении внешней силы), но обладают, как и газы, текучестью. Силы давления жидкой или газообразной среды - это силы ее упругости, проявляющиеся при сжатии среды и действующие на соприкасающуюся с ней поверхность тела (жидкости и газы упруги только к изменению объема, но не формы в отличие от твердых тел).

Внешнее давление Р на поверхность S жидкой или газообразной среды, рав­ное нормальной составляющей суммы сил F, приложенной извне к поверхности S, передается внутрь среды без изменений (рис. 4.1) равномерно во все стороны.

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 4.1. Силы давления в жидкой и газообразной средах

Оно направлено перпендикулярно любой внутренней площадке среды ΔS, не за­висит от ее формы и положения в среде, а сила давления пропорциональна вели­чине выделенной площадки (закон Паскаля). Очевидно, что P=F/S=ΔF/ΔS для любой точки среды. Внутреннее давление покоящихся жидких и газообразных сред зависит не только от внешнего давления, но и от веса самой среды, в частно­сти, от положения точки измерения относительно горизонтальных плоскостей - поверхностей равного давления, уровень или высота погружения которых в среду определяет весовую составляющую внутреннего давления - гидростатическое давление. Закон Паскаля справедлив не только для покоящихся, но и движущихся сред, если их можно считать идеальными (отсутствие трения между слоями среды - вязкость). В вязких же движущихся средах внутреннее давление зависит от на­правления в среде, поэтому под внутренним давлением среды понимают его ус­редненное значение по трем взаимно перпендикулярным направлениям в точке измерения.

Полное внутреннее давление в движущейся среде горизонтального напорно­го трубопровода определяется суммой внешнего, гидростатического и гидроди­намического давления - скоростного напорного давления, также потерями давле­ния на сопротивлениях по длине трубы (из-за шероховатостей стенок и трения) и на местных сопротивлениях - изгибах, задвижках, диафрагмах - из-за изменения

значения и направления потока (вихревые потери). В напорных трубопроводах с энергоносителями измеряется, как правило, статическое давление, которое явля­ется разностью полного и динамического давлений (скоростные характеристики

потока учитываются в расходомерах и счетчиках при измерениях расхода и коли­чества среды).

На практике давления газообразных и жидких сред могут измеряться относи­тельно двух различных уровней (рис. 4.2): уровня абсолютного вакуума, или аб­солютного нуля давления - идеализированного состояния среды в замкнутом пространстве, из которого удалены все молекулы и атомы вещества среды; уров­ня атмосферного, или барометрического, давления (ДБ).

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 4.2. Виды измеряемых давлений

Давление, измеряемое относительно вакуума, называют абсолютным давлением (ДА). Барометрическое давление - это абсолютное давление земной атмосферы (зависит от конкретных условий измерения - температуры воздуха и высоты над уровнем моря). Давление, которое больше или меньше атмосферного, но измеряется относительно атмосферного, называют соответственно избыточным (ДИ) или давлением разряжения, вакуумметрическим (ДВ). Очевидно, что ДА=ДБ+ДИ или ДА=ДБ - ДВ. Разность давлений сред, измеряемую в двух различных процес­сах или двух точках одного процесса, причем таких, что ни одно из давлений не является атмосферным, называют дифференциальным давлением.

4.2. Единицы измерения давления

В Международной системе единиц (СИ) единицей силы является Н (Ньютон) - сила, сообщающая телу массой 1кг ускорение 1м/с , а единицей площади – м2. Отсюда определяется единица давления паскаль (1 Па=1 Н/м ) и ее производные - килопаскаль и мегапаскаль.

Наряду с системой СИ в области измерения давления продолжают использоваться единицы и других, более ранних систем, а также внесистемные единицы, в технической системе единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) сила опре­деляется как килограмм-сила (кгс) - сила, сообщающая телу массой 1кг ускорение земного тяготения g=9,8 м/с (1 кгс «9,8 Н). Единицы давления в МКГСС - кгс/м2 и кгс/см2 (последняя единица получила название технической, или метри­ческой атмосферы - ат). В случае измерения в единицах технической атмосферы избыточного давления используется обозначение атн. В физической системе еди­ниц СГС (сантиметр, грамм, секунда) единицей силы является дина (дин) – это сила, сообщающая телу массой 1г ускорение 1см/с2 (очевидно, что 1Н=105 дин).

На базе дины ведены системная (в рамках СГС) единица давления бар(1бар=1 дин/см 2) и одноименная внесистемная метрологическая единица бар, или стандартная атмосфера. Кроме указанных единиц, на практике используется такая внесистемная единица, как физическая, или нормальная атмосфера (атм), которая эквивалентна уравновешивающему столбу 760 мм рт. ст. В таблице 4.1 указаны коэффициенты перевода одних системных или внесистемных единиц давления в другие.

Таблица 4.1

Системы единиц Единицы давления На (Ра) кгс/см2 (at) бар (bar) атм (atm) мм рт. ст. (mm Hg) мм вод. ст. (mm Н20)
СИ (SI) 1Па=1П/м2 1,01972 105 ю-5 0,98692 10° 750,06 10° 0,101972
МКГСС 1ат=1 кгс/см2 0,980665105 0,980665 0,96784 735,563 104
Внесистемные 1бар=106 дин/см2 105 1,01972 0,98692 750,06 1,01972 104
1атм=760мм рт. ст. 1,01325 105 1,0332 1,01325 1,0332 104
1 мм рт. ст. 133,322 1,35951 10-3 1,33322 10-3 1,3157910 3 13,5951
1 мм вод. ст. 9,806654 10-4 9,80665110-5 9,678410"5 7,3556 Ю-4
1psi=1Lbf/in2 6,894103 0,07 6,894 10-2 0,068 51,715 703,08

4.3. Классификация средств измерения давления

Для прямого измерения давления жидкой или газообразной среды с отобра­жением его значения непосредственно на первичном измерительном приборе (на его отсчетном устройстве - шкале, табло или индикаторе) применяются маномет­ры. Если отображение значения давления на самом первичном приборе отсутст­вует (т.е. прибор является бесшкальным), но он позволяет получать и дистанци­онно передавать измерительный сигнал параметра, такой прибор называют изме­рительным преобразователем давления (ИПД) или датчиком давления.

Манометры классифицируют по принципу действия и конструкции, виду из­меряемого давления, применению и назначению, типу отображения данных и другим признакам. По принципу действия манометры можно подразделить на деформационные (давление определяется по величине деформации и перемеще­ния упругого чувствительного элемента УЧЭ - мембраны, трубчатой пружины, сильфона), электрические (давление определяется на основе зависимости элек­трических параметров - сопротивления, емкости, заряда, частоты - чувствитель­ного элемента от измеряемого давления), широко применяемые в промышленно­сти. Последние основаны на использовании интегральных тензорезисторных чувствительных элементов с цифровым табло и развитой системой интерфейсов.

По виду измеряемого давления манометры подразделяют на приборы изме­рения: избыточного и абсолютного давления - собственно манометры, разряже­ния - вакуумметры; давления и разрежения - мановакуумметры; разностного давления - дифференциальные манометры (дифманометры).

По области применения манометры подразделяют на общепромышленные, или технические, работающие в промышленных условиях (при перепадах темпе­ратур и влажности окружающей среды, вибрациях, загрязнениях и т.п) и лабора­торные.

Для целей современной автоматизации используются измерительные преоб­разователи давления (ИПД). На рис. 4.3 представлена классификация ИПД.

По способу обработки и отображения измеряемого давления ИПД подразде­ляют на первичные (формируют для дистанционной передачи выходной сигнал, соответствующий измеряемому давлению) и вторичные (получают сигнал от пер­вичных преобразователей, обрабатывают его, накапливают, отображают и пере­дают на более высокий уровень АСКУЭ или в систему управления). Современная тенденция развития первичных и вторичных ИПД заключается в "интеллектуали­зации" на базе микроэлектронной технологии и микропроцессорной техники как первых - передаче им части функций вторичных преобразователей, так и вторых - передаче им части функций системы управления.

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 4.3. Классификация измерительных преобразователей давления

По принципу действия, или способу преобразования измеряемого давления в выходной сигнал, первичные ИПД подразделяют прежде всего на деформацион­ные и электрические. В первых относительное перемещение деформированного чувствительного элемента (мембраны, сильфона, трубки Бурдона) преобразуется с помощью дополнительных промежуточных механизмов и преобразователей в электрический (посредством, например, магнитотранзисторного или оптоэлек- тронного преобразователя) или магнитный (например, в сигнал взаимной индук­тивности в датчиках с дифференциально-трансформаторной системой передачи данных) сигнал, а во-вторых - измеряемое давление через упругие свойства де­формированного ЧЭ изменяет его собственные электрические параметры - со­противление, емкость или заряд, которые становятся мерой этого давления. По­давляющее большинство современных общепромышленных ИПД реализованы на основе следующих принципов: емкостных (используют устройства чувствитель­ных элементов в виде конденсатора с переменным зазором: смещение или прогиб под действием прилагаемого давления подвижного электрода - мембраны - отно­сительно неподвижного изменяют емкость чувствительного элемента), пьезоэлек­трических (основаны на зависимости поляризованного заряда или резонансной частоты пьезокристаллов - кварца, турмалина и др. - от давления) или транзи­сторных (используют зависимость активного сопротивления проводника или по­лупроводника от его деформации). В последние годы ИПД создаются на основе и других принципов: волоконно-оптических, гальваномагнитных, объемного сжа­тия, с поверхностными акустическими волнами, с р-n переходами и т.д.

Более 60% мирового рынка на сегодняшний день составляют тензо- и пьезо­электрические ИПД, более 90 % рынка СНГ - тензорезисторные ИПД. Тензорезисторные чувствительные элементы (ТРЧЭ) представляют собой измерительную мембрану, металлическую с диэлектрической пластиной, на которой размещают­ся тензорезисторы (в виде уравновешенного измерительного моста) с контактами для подключения (рис. 4.4).

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 4.4. Конструкция тензометрического манометра: 1 - сапфировая пластина; 2 - сборные пластинки; 3 - кольцо из диэлектрика; 4 - корпус; 5 - выводные провода

Деформация (прогиб) мембраны под воздействием внешнего давления при­водит к локальным деформациям тензорезисторного моста и его разбалансу - из­менению сопротивления, которое измеряется электронным блоком (рис. 4.5).

Тензорезисторы выполняются как из металла (проволочные, фольговые или пленочные), так и из полупроводника (поликристаллические - из порошкообраз­ного полупроводника и монокристаллические - из кристалла кремния). Посколь­ку чувствительность полупроводниковых тензорезисторов в десятки раз выше, чем кристаллических и, кроме того, интегральная технология позволяет в одном кристалле кремния формировать одновременно как тензорезисторы, так и микро­электронный блок обработки, в последние годы получили преимущественное раз­витие интегральные полупроводниковые ТРЧЭ. Такие элементы реализуются ли­бо по технологии диффузионных резисторов (с изоляцией их от проводящей кремниевой подложки р-n переходами - технология "кремний на кремнии"), либо по технологии "кремний на диэлектрике" - на стеклокерамике, кварце или сапфи­ре. Для ТРЧЭ, особенно полупроводниковых, существенно влияние температуры на упругие и электрические характеристики тензорезисторов (механические, теп­ловые и электрические свойства твердого тела существуют не изолированно, а связанно и влияют друг на друга), что требует применения специальных схем температурной компенсации погрешностей (в частности, с этой целью в расши­ренной схеме тензомоста используются компенсационные резисторы и терморе­зисторы). Особенно широкое применение при изготовлении общепромышленных ИПД в силу своих высоких механических, изолирующих и теплоустойчивых ка­честв получила технология "кремний на сапфире"

Общие сведения о средствах измерений и контроля 3 страница - student2.ru

Рис. 4.5. Функциональная структура ИПД: ИП - источник питания

По выходному сигналу ИПД подразделяются на аналоговые и цифровые. ОС­НОВНОЙ парк действующих ИПД относится к аналоговым с унифицированным то­ковым сигналом 0-5, 0-20 или 4-20 мА, хотя применяются и устаревшие ИПД с

Наши рекомендации