Պարամետրային չափիչ փոխարկիչներ. Ֆունկցիոնալ փոխարկիչներ՝ չափիչ, պարամետրային, գեներատոր

Առավել օգտագործվող չափիչ գործիքների հիմնական տարրերն են առաջնային չափիչ փոխարկիչները, որոնց նպատակն է չափված ֆիզիկական մեծությունը (մուտքային քանակությունը) վերածել չափման տեղեկատվական ազդանշանի (ելքային քանակ), սովորաբար էլեկտրական, հարմար հետագա մշակման համար:

Առաջնային փոխարկիչները բաժանվում են պարամետրային և գեներատորի: Պարամետրային փոխարկիչներում ելքային արժեքը ներկայացնում է էլեկտրական շղթայի ցանկացած պարամետրի փոփոխություն (դիմադրություն, ինդուկտիվություն, հզորություն և այլն), գեներատորի փոխարկիչներում ելքային արժեքը չափված էներգիայից բխող emf-ն է, էլեկտրական հոսանքը կամ լիցքը։ արժեքը։

Գոյություն ունի չափիչ փոխարկիչների մեծ դաս, որոնց մուտքային քանակներն են ճնշումը, ուժը կամ ոլորող մոմենտը: Որպես կանոն, այս փոխարկիչներում մուտքային քանակությունը գործում է առաձգական տարրի վրա և առաջացնում դրա դեֆորմացիան, որն այնուհետև վերածվում է դիտորդների կողմից ընկալվող ազդանշանի (մեխանիկական ցուցիչ սարքեր) կամ էլեկտրական ազդանշանի:

Փոխարկիչի իներցիոն հատկությունները մեծապես որոշվում են առաձգական տարրի բնական հաճախականությամբ. որքան բարձր է այն, այնքան ավելի քիչ իներցիոն է փոխարկիչը։ Այս հաճախականությունների առավելագույն արժեքը կառուցվածքային համաձուլվածքների օգտագործման ժամանակ 50 ... 100 կՀց է: Բյուրեղային նյութեր (քվարց, շափյուղա, սիլիցիում) օգտագործվում են առանձնապես ճշգրիտ փոխարկիչների առաձգական տարրերի արտադրության համար:

Դիմադրողական փոխարկիչները պարամետրային փոխարկիչներ են, որոնց ելքային արժեքը էլեկտրական դիմադրության փոփոխությունն է, որը կարող է առաջանալ տարբեր ֆիզիկական բնույթի քանակությունների ազդեցությամբ՝ մեխանիկական, ջերմային, լուսային, մագնիսական և այլն։

Պոտենցիոմետրիկ փոխարկիչը ռեոստատ է, որի շարժիչը շարժվում է չափված արժեքի (մուտքային արժեքի) ազդեցության տակ։ Արդյունքների քանակը դիմադրություն է:

Պոտենցիոմետրիկ փոխարկիչները օգտագործվում են հսկիչ տարրերի դիրքը (գծային և անկյունային), մակարդակաչափերում, սենսորներում (օրինակ՝ ճնշում) չափելու համար առաձգական զգայուն տարրի դեֆորմացիան: Պոտենցիոմետրիկ փոխարկիչների առավելությունը մեծ ելքային ազդանշանն է, չափագիտական ​​բնութագրերի կայունությունը, բարձր ճշգրտությունը և ջերմաստիճանի աննշան սխալը: Հիմնական թերությունը նեղ հաճախականության միջակայքն է (մի քանի տասնյակ հերց):

Լարվածության չափիչների աշխատանքը հիմնված է հաղորդիչների և կիսահաղորդիչների դիմադրության փոփոխության վրա՝ դրանց մեխանիկական դեֆորմացիայի ժամանակ (լարման էֆեկտ): Լարային (կամ փայլաթիթեղի) լարման չափիչը զիգզագաձև թեքված բարակ մետաղալար է՝ 0,02...0,05 մմ տրամագծով կամ 4...12 մկմ հաստությամբ փայլաթիթեղի ժապավեն (ցանց), որը սոսնձված է հիմքի վրա։ էլեկտրական մեկուսիչ նյութից. Ցանցի ծայրերին միացված են արտահոսող պղնձե հաղորդիչներ: Փոխարկիչները, սոսնձված լինելով մասի վրա, ընկալում են դրա մակերեսային շերտի դեֆորմացիան։

Դեֆորմացիաները և լարումները չափելիս մասերում և կառուցվածքներում, որպես կանոն, չկա չափորոշիչի չափման հնարավորություն և չափման սխալը կազմում է 2...10%: Առաջնային չափիչ փոխարկիչներում լարման չափիչներ օգտագործելու դեպքում սխալը կարող է կրճատվել մինչև 0,5...1%՝ տրամաչափման միջոցով: Այս տեսակի լարման չափիչների հիմնական թերությունը փոքր ելքային ազդանշանն է:

Չափիչ փոխարկիչների առաձգական զգայուն տարրերի փոքր դեֆորմացիաները չափելու համար օգտագործվում են կիսահաղորդչային լարման չափիչներ, որոնք ուղղակիորեն աճում են սիլիցիումից կամ շափյուղայից պատրաստված առաձգական տարրի վրա:

Մինչև 5 կՀց հաճախականությամբ դինամիկ շտամներ չափելիս պետք է օգտագործվեն լարային կամ փայլաթիթեղի լարման չափիչներ՝ 10 մմ-ից ոչ ավելի հիմքով, իսկ դրանց առավելագույն լարումը չպետք է գերազանցի 0,1%-ը (0,02% կիսահաղորդչայինների համար):

Պիեզոէլեկտրական փոխարկիչների գործողությունը հիմնված է էլեկտրական լիցքերի տեսքի վրա, երբ բյուրեղը դեֆորմացվում է (ուղղակի պիեզոէլեկտրական էֆեկտ):

Պիեզոէլեկտրական փոխարկիչները հնարավորություն են տալիս արագորեն փոփոխական մեծություններ չափելու (փոխարկիչների բնական հաճախականությունը հասնում է 200 կՀց), շատ հուսալի են և ունեն փոքր ընդհանուր չափեր և քաշ: Հիմնական թերությունը դանդաղ փոփոխվող քանակները չափելու և բյուրեղի մակերևույթից էլեկտրական արտահոսքի պատճառով ստատիկ չափորոշում իրականացնելու դժվարությունն է:

Էլեկտրաստատիկ փոխարկիչը սխեմատիկորեն կարող է ներկայացվել որպես F մակերեսով երկու էլեկտրոդներ (սալիկներ), որոնք զուգահեռ տեղակայված են d հեռավորության վրա՝ e դիէլեկտրական հաստատուն ունեցող միջավայրում:

Սովորաբար, այս փոխարկիչները նախագծված են այնպես, որ դրանց ելքային արժեքը լինի հզորության փոփոխություն (այս դեպքում դրանք կոչվում են կոնդենսիվ), իսկ մուտքային արժեքները կարող են լինել մեխանիկական շարժումներ, որոնք փոխում են բացը d կամ F տարածքը կամ a. e միջավայրի դիէլեկտրական հաստատունի փոփոխություն՝ կապված նրա ջերմաստիճանի, քիմիական կազմի և այլնի փոփոխության հետ։

Բացի հզորությունից, EMF-ն օգտագործվում է որպես էլեկտրաստատիկ փոխարկիչների ելքային արժեք: առաջանում է էլեկտրական դաշտում տեղակայված էլեկտրոդների փոխադարձ շարժման արդյունքում (գեներատորի ռեժիմ): Օրինակ, կոնդենսատորային խոսափողներն աշխատում են գեներատորի ռեժիմում՝ ակուստիկ թրթռումների էներգիան վերածելով էլեկտրական էներգիայի։

Էլեկտրաստատիկ փոխարկիչների առավելությունը աղմուկի բացակայությունն է և ինքնաջեռուցումը: Այնուամենայնիվ, միջամտությունից պաշտպանվելու համար միացնող գծերը և իրենք փոխարկիչները պետք է խնամքով պաշտպանված լինեն:

Ինդուկտիվ փոխարկիչների համար ելքային արժեքը ինդուկտիվության փոփոխությունն է, իսկ մուտքային արժեքները կարող են լինել փոխարկիչի առանձին մասերի շարժումներ, որոնք հանգեցնում են մագնիսական շղթայի դիմադրության փոփոխության, սխեմաների միջև փոխադարձ ինդուկտիվության և այլն:

Փոխարկիչների առավելություններն են՝ բնութագրերի գծայինությունը, ելքային ազդանշանի ցածր կախվածությունը արտաքին ազդեցություններից, ցնցումներից և թրթռումներից; բարձր զգայունություն: Թերությունները - փոքր ելքային ազդանշան և բարձր հաճախականության մատակարարման լարման անհրաժեշտություն:

Թրթռումային հաճախականության փոխարկիչների շահագործման սկզբունքը հիմնված է լարային կամ բարակ կամրջի բնական հաճախականության փոփոխության վրա, երբ դրա լարվածությունը փոխվում է:

Փոխարկիչի մուտքային քանակությունը մեխանիկական ուժն է (կամ ուժի վերածված մեծությունները՝ ճնշում, ոլորող մոմենտ և այլն): որն ընկալվում է ցատկողին միացված առաձգական տարրով։

Վիբրացիա-հաճախականության փոխարկիչների օգտագործումը հնարավոր է ժամանակի ընթացքում հաստատուն կամ դանդաղ փոփոխվող քանակները չափելիս (հաճախականությունը 100...150 Հց-ից ոչ ավելի): Նրանք առանձնանում են բարձր ճշգրտությամբ, իսկ հաճախականության ազդանշանը բնութագրվում է աղմուկի իմունիտետի բարձրացմամբ:

Օպտոէլեկտրական կերպափոխիչներն օգտագործում են օպտիկական տիրույթում էլեկտրամագնիսական ալիքների նյութի հետ տարածման և փոխազդեցության օրենքները:

Փոխարկիչների հիմնական տարրը ճառագայթային ընդունիչներն են: Դրանցից ամենապարզը` ջերմային փոխարկիչները, նախատեսված են իրենց վրա պատահած ամբողջ ճառագայթման էներգիան ջերմաստիճանի (ինտեգրված փոխարկիչ) փոխակերպելու համար:

Որպես ճառագայթման ընդունիչներ օգտագործվում են նաև տարբեր ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչներ, որոնք օգտագործում են ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը։ Ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչները ընտրովի են, այսինքն. նրանք ունեն բարձր զգայունություն համեմատաբար նեղ ալիքի երկարության միջակայքում: Օրինակ, արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը (էլեկտրոնների արտանետումը լույսի ազդեցության տակ) օգտագործվում է վակուումային և գազով լցված ֆոտոբջիջներում և ֆոտոմուլտիպլիկատորներում։

Վակուումային ֆոտոսելն իրենից ներկայացնում է ապակե գլան, որի ներքին մակերեսին քսվում է լուսազգայուն նյութի շերտ՝ կազմելով կաթոդ։ Անոդը պատրաստված է մետաղական մետաղալարից օղակի կամ ցանցի տեսքով: Երբ կաթոդը լուսավորված է, առաջանում է ֆոտոէմիսիոն հոսանք: Այս տարրերի ելքային հոսանքները չեն գերազանցում մի քանի միկրոամպերը: Գազով լցված ֆոտոբջիջներում (լիցքավորման համար օգտագործվում են Ne, Ar, Kr, Xe իներտ գազերը) ելքային հոսանքն ավելանում է 5...7 անգամ՝ ֆոտոէլեկտրոնների կողմից գազի իոնացման պատճառով։

Ֆոտոմուլտիպլիկատորներում առաջնային ֆոտոհոսանքի ուժեղացումն առաջանում է երկրորդական էլեկտրոնների արտանետման արդյունքում՝ կաթոդի և անոդի միջև տեղադրված երկրորդական կաթոդներից (էմիտերներից) էլեկտրոնները «թակելով»: Բազմաստիճան ֆոտոմուլտիպլիկատոր խողովակներում ընդհանուր շահույթը կարող է հասնել հարյուր հազարների, իսկ ելքային հոսանքը կարող է հասնել 1 մԱ-ի: Ֆոտոմուլտիպլիկատորները և վակուումային տարրերը կարող են օգտագործվել արագ փոփոխվող քանակները չափելիս, քանի որ ֆոտոէմիսիան գործնականում իներցիա չէ:

Ճնշման չափում

Ընդհանուր կամ ստատիկ ճնշումը չափելու համար հոսքի մեջ տեղադրվում են ընդունիչ անցքերով հատուկ ընդունիչներ, որոնք փոքր տրամագծով խողովակների (օդաճնշական գծերի) միջոցով միացվում են համապատասխան առաջնային փոխարկիչներին կամ չափիչ գործիքներին։

Ամենապարզ ընդհանուր ճնշման ընդունիչը գլանաձև խողովակ է՝ ուղղահայաց կտրված ծայրով, թեքված ուղիղ անկյան տակ և ուղղված դեպի հոսքը: Ընդունիչի զգայունությունը հոսքի ուղղությամբ նվազեցնելու համար (օրինակ, հոսքերում չափումներ կատարելիս մի փոքր պտույտով), օգտագործվում են ընդունիչի հատուկ նմուշներ։ Օրինակ՝ հոսքով ընդհանուր ճնշման ընդունիչները (նկ. 3.3) բնութագրվում են 1%-ից ոչ ավելի չափման սխալով՝ մինչև 45° թեքության անկյուններում՝ Մախ թվով:<0,8.

Կապուղիների պատերի մոտ ստատիկ ճնշումները չափելիս ուղղակի պատերի մեջ կատարվում են 0,5...1 մմ տրամագծով ընդունիչ անցքեր (դրենաժային անցքեր)։ Դրենաժային հատվածում անհարթություններ չպետք է լինեն, իսկ անցքերի եզրերը չպետք է փորվածքներ ունենան: Չափման այս տեսակը շատ տարածված է այրման խցիկների, դիֆուզորների և վարդակների խողովակների և ալիքների հոսքերը ուսումնասիրելիս:

Բրինձ. 3.3. Ամբողջական ճնշման ընդունիչի դիագրամ.

Բրինձ. 3.4. Ստատիկ ճնշման ընդունիչի դիագրամ.

ա - սեպաձև;

բ - սկավառակ;

գ - L- ձևավորված M £ 1,5 չափումների համար

Հոսքի մեջ ստատիկ ճնշումները չափելու համար օգտագործվում են սեպաձև և սկավառակային ընդունիչներ, ինչպես նաև ընդունիչներ L-աձև խողովակների տեսքով (նկ. 3.4)՝ կողային մակերեսի վրա գտնվող ընդունիչ անցքերով։ Այս ընդունիչները լավ են աշխատում ենթաձայնային և ցածր գերձայնային արագություններով:

Կապուղիների խաչմերուկներում ճնշումների բաշխումն ուսումնասիրելու համար լայն տարածում են գտել մի քանի ընդունիչ պարունակող ընդհանուր և ստատիկ ճնշման սանրերը կամ համակցված սանրերը, որոնք ունեն ընդունիչ ինչպես ընդհանուր, այնպես էլ ստատիկ ճնշման համար: Հոսքի բարդ կառուցվածքով (այրման խցիկներ, տուրբոմեքենաների միջսայրային ալիքներ) հոսքերում չափումներ կատարելիս օգտագործվում են կողմնորոշվող և ոչ կողմնորոշվող ճնշման ընդունիչներ, որոնք հնարավորություն են տալիս որոշել ընդհանուր և ստատիկ ճնշումների արժեքները և ուղղությունը: արագության վեկտոր. Դրանցից առաջինները նախատեսված են երկչափ հոսքերում չափումների համար, և դրանց դիզայնը թույլ է տալիս պտտվելով ընդունիչը տեղային հոսքի արագության վեկտորի նկատմամբ որոշակի դիրքում տեղադրել։

Ոչ կողմնորոշվող ընդունիչները հագեցված են մի քանի ընդունիչ անցքերով (5...7), որոնք պատրաստված են փոքր տրամագծով (3...10 մմ) գլանակի կամ գնդիկի պատերում կամ գտնվում են կտրված խողովակների ծայրերում։ որոշակի անկյուններ (տրամագիծը 0,5...2 մմ ), միավորված մեկ կառուցվածքային միավորի մեջ (նկ. 3.5): Երբ հոսքը հոսում է ընդունիչի շուրջ, ձևավորվում է ճնշման որոշակի բաշխում: Օգտագործելով ընդունող անցքերի միջոցով չափված ճնշման արժեքները և քամու թունելում ընդունիչի նախնական տրամաչափման արդյունքները, կարող են որոշվել ընդհանուր և ստատիկ ճնշման արժեքները և հոսքի արագության տեղական ուղղությունը:

Գերձայնային հոսքի արագության դեպքում հարվածային ալիքները տեղի են ունենում ճնշման ընդունիչների առջև, և դա պետք է հաշվի առնել չափումների արդյունքները մշակելիս: Օրինակ, հոսքի մեջ ստատիկ ճնշման p չափված արժեքներից և ուղղակի հարվածային ալիքի հետևում գտնվող ընդհանուր ճնշման p*"-ից, M թիվը կարող է որոշվել օգտագործելով Rayleigh բանաձևը, այնուհետև ընդհանուր ճնշման արժեքը. հոսքը:

Շարժիչները և դրանց տարրերը փորձարկելիս ճնշումը չափելու համար օգտագործվում են տարբեր գործիքներ (ցուցիչի դեֆորմացիա, հեղուկ, խմբային ձայնագրող ճնշման չափիչներ), որոնք թույլ են տալիս օպերատորին վերահսկել փորձարարական օբյեկտների աշխատանքային ռեժիմները: Տեղեկատվական-չափիչ համակարգերը օգտագործում են մի շարք առաջնային փոխարկիչներ: Որպես կանոն, ճնշումը, ավելի ճիշտ՝ ճնշման տարբերությունը (օրինակ՝ չափված և մթնոլորտային, լրիվ և ստատիկ և այլն), գործում է առաձգական զգայուն տարրի (մեմբրանի) վրա, որի դեֆորմացիան վերածվում է էլեկտրական ազդանշանի։ . Ամենից հաճախ դրա համար օգտագործվում են ինդուկտիվ և լարման զգայուն փոխարկիչներ՝ մշտական ​​և դանդաղ փոփոխվող ճնշումները չափելիս, իսկ պիեզո-բյուրեղային և ինդուկտիվ փոխարկիչներ՝ փոփոխական ճնշումները չափելիս:

Բրինձ. 3.5. Հինգ ալիքով ճնշման ընդունիչի դիագրամ.

С x, С y, С z - արագության վեկտորի բաղադրիչներ; p i - չափված ճնշման արժեքները

Որպես օրինակ Նկ. Նկար 3.6-ում ներկայացված է Sapphire-22DD փոխարկիչի դիագրամը: Այս տեսակի փոխարկիչները հասանելի են մի քանի փոփոխություններով, որոնք նախատեսված են չափիչի ճնշումը, դիֆերենցիալ ճնշումը, վակուումը, բացարձակ ճնշումը, չափիչ ճնշումը և վակուումը տարբեր միջակայքերում չափելու համար: Էլաստիկ զգայուն տարրը մետաղական թաղանթ է 2, որին վերևում զոդված է շափյուղա թաղանթ՝ ցողված սիլիցիումի լարման չափիչներով։ Չափված ճնշման տարբերությունը գործում է բլոկի վրա, որը բաղկացած է երկու դիֆրագմներից 5: Երբ դրանց կենտրոնը տեղաշարժվում է, ձող 4 օգտագործող ուժը փոխանցվում է լծակ 3-ին, ինչը հանգեցնում է թաղանթ 2-ի դեֆորմացմանը լարման չափիչներով: Լարվածության չափիչներից էլեկտրական ազդանշանը մտնում է էլեկտրոնային միավոր 4, որտեղ այն վերածվում է միասնական ազդանշանի՝ ուղղակի հոսանքի 0...5 կամ 0...20 մԱ: Փոխարկիչը սնուցվում է 36 Վ DC աղբյուրից:

Փոփոխական (օրինակ՝ պուլսացիոն) ճնշումները չափելիս նպատակահարմար է առաջնային փոխարկիչը հնարավորինս մոտեցնել չափման վայրին, քանի որ օդաճնշական գծի առկայությունը էական փոփոխություններ է մտցնում չափման համակարգի ամպլիտուդա-հաճախականության արձագանքի մեջ: Այս իմաստով ամենակարևորը ջրահեռացման մեթոդն է, որի դեպքում մանրանկարչական ճնշման փոխարկիչները տեղադրվում են շուրջը հոսող մակերեսով (ալիքի պատ, կոմպրեսորային սայր և այլն): Հայտնի կերպափոխիչներն ունեն 1,6 մմ բարձրություն և 5 մմ թաղանթի տրամագիծ: Օգտագործվում են նաև ճնշման ընդունիչներով և ալիքատարներով (l~100 մմ) համակարգեր (հեռավոր ճնշման ընդունիչների մեթոդ), որոնցում բարելավվում է դինամիկ.

օգտագործվում են բնութագրեր, ուղղիչ ակուստիկ և էլեկտրական կապեր։

Չափման համակարգերում մեծ թվով չափման կետերով կարող են օգտագործվել հատուկ բարձր արագությամբ օդաճնշական կոմուտատորներ, որոնք ապահովում են մի քանի տասնյակ չափման կետերի այլընտրանքային միացում մեկ փոխարկիչին:

Բարձր ճշգրտություն ապահովելու համար անհրաժեշտ է պարբերաբար վերահսկել ճնշում չափող գործիքները աշխատանքային պայմաններում՝ օգտագործելով ավտոմատ կարգավորիչներ:

Ջերմաստիճանի չափում

Ջերմաստիճանը չափելու համար օգտագործվում են մի շարք չափիչ գործիքներ: Ջերմաէլեկտրական ջերմաչափը (ջերմազույգը) բաղկացած է երկու հաղորդիչներից, որոնք պատրաստված են տարբեր նյութերից՝ միացված (եռակցված կամ եռակցված) միմյանց ծայրերում (հանգույցներում): Եթե ​​հանգույցների ջերմաստիճանները տարբեր են, ապա ջերմաէլեկտրաշարժիչ ուժի ազդեցությամբ շղթայում կհոսի հոսանք, որի արժեքը կախված է հաղորդիչների նյութից և հանգույցների ջերմաստիճաններից։ Չափումների ժամանակ, որպես կանոն, հանգույցներից մեկը թերմոստատիկ կառավարվում է (այս նպատակով օգտագործվում է հալվող սառույցը)։ Այնուհետև ջերմային միացման էմֆը եզակիորեն կապված կլինի «տաք» հանգույցի ջերմաստիճանի հետ:

Տարբեր հաղորդիչներ կարող են ներառվել ջերմաէլեկտրական շղթայում: Այս դեպքում ստացված EMF-ը չի փոխվի, եթե բոլոր հոդերը նույն ջերմաստիճանում են: Այս հատկությունը հիմք է հանդիսանում այսպես կոչված երկարացման լարերի (նկ. 3.7) օգտագործման համար, որոնք միացված են սահմանափակ երկարությամբ ջերմաէլեկտրոդներին և այլն։ Այս կերպ խնայողություններ են ձեռք բերվում թանկարժեք նյութերի վրա: Այս դեպքում անհրաժեշտ է ապահովել երկարացման լարերի (Tc) միացման կետերում ջերմաստիճանների և ջերմաէլեկտրական նույնականությունը դրանց հիմնական ջերմազույգին Tc և T0 ջերմաստիճանների հնարավոր փոփոխությունների միջակայքում (սովորաբար ոչ ավելի, քան 0.. .200°C): Ջերմազույգերի գործնական օգտագործման դեպքում կարող են լինել դեպքեր, երբ T0 ջերմաստիճանը տարբերվում է 0°C-ից։ Ապա այս հանգամանքը հաշվի առնելու համար ջերմազույգի էմֆ պետք է որոշվի որպես E=E չափ +DE(T 0) և օգտագործի տրամաչափման կախվածությունը ջերմաստիճանի արժեքը գտնելու համար: Այստեղ Emeas-ը EMF-ի չափված արժեքն է. DE (T 0) – EMF արժեքը, որը համապատասխանում է T 0 արժեքին և որոշվում է տրամաչափման կախվածությունից: Ջերմազույգների համար տրամաչափման կախվածությունը ստացվում է «սառը» հանգույցների T0 ջերմաստիճանում, որը հավասար է 0°C-ի: Այս կախվածությունները որոշ չափով տարբերվում են գծայինից: Որպես օրինակ Նկ. Նկար 3.8-ը ցույց է տալիս պլատինե-ռոդիում-պլատինե ջերմազույգի տրամաչափման կախվածությունը:

Ամենատարածված ջերմազույգերի որոշ բնութագրեր տրված են աղյուսակում: 3.1.

Գործնականում ամենատարածված ջերմազույգերն են 0,2...0,5 մմ էլեկտրոդների տրամագծով: Էլեկտրոդների էլեկտրական մեկուսացումը ձեռք է բերվում դրանք ասբեստի կամ սիլիցիումի թելով փաթաթելու միջոցով, որին հաջորդում է ջերմակայուն լաքով ներծծումը, ջերմաէլեկտրոդները կերամիկական խողովակների մեջ դնելով կամ այդ խողովակների կտորները («ուլունքներ») լարելով դրանց վրա: Լայն տարածում են գտել մալուխային տիպի ջերմազույգերը, որոնք բաղկացած են երկու ջերմաէլեկտրոդներից, որոնք տեղադրված են ջերմակայուն պողպատից պատրաստված բարակ պատի մեջ։ Թերմոէլեկտրոդները մեկուսացնելու համար կեղևի ներքին խոռոչը լցվում է MgO կամ Al 2 O 3 փոշիով։ Կեղևի արտաքին տրամագիծը 0,5...6 մմ է։

Աղյուսակ 3.1

Կառուցվածքային տարրերի ջերմաստիճանը ճիշտ չափելու համար ջերմազույգերը պետք է տեղադրվեն այնպես, որ տաք հանգույցը և դրա մոտակայքում գտնվող ջերմաէլեկտրոդները մակերևույթից վեր դուրս չգան, և ջերմաչափված մակերևույթից ջերմության փոխանցման պայմանները չխախտվեն տեղադրման պատճառով: ջերմազույգը. Ջերմաէլեկտրոդների երկայնքով ջերմաէլեկտրոդների երկայնքով ջերմության արտահոսքի (կամ ներհոսքի) պատճառով չափման սխալը նվազեցնելու համար ջերմաէլեկտրոդները միացման մոտ որոշակի հեռավորության վրա (7...10 մմ) պետք է դրվեն մոտավորապես իզոթերմների երկայնքով: . Ջերմազույգի միացման սխեման, որը համապատասխանում է նշված պահանջներին, ներկայացված է Նկ. 3.9. Մասն ունի 0,7 մմ խորությամբ ակոս, որի մեջ տեղադրված են հանգույցը և հարակից ջերմաէլեկտրոդները; հանգույցը եռակցվում է մակերեսին շփման եռակցման միջոցով. ակոսը ծածկված է 0,2...0,3 մմ հաստությամբ փայլաթիթեղով։

Ջերմային էլեկտրոդները հեռացվում են շարժիչի ներքին խոռոչներից կամ դրա բաղադրիչներից կցամասերի միջոցով: Այս դեպքում անհրաժեշտ է ապահովել, որ ջերմաէլեկտրոդները շատ չխանգարեն հոսքի կառուցվածքին, և դրանց մեկուսացումը չվնասվի միմյանց դեմ և կառուցվածքի սուր եզրերի դեմ շփման պատճառով:

Պտտվող տարրերի ջերմաստիճանը չափելիս ջերմազույգի ընթերցումները ստացվում են խոզանակի կամ սնդիկի հոսանքի կոլեկտորների միջոցով: Մշակվում են նաև ոչ կոնտակտային ընթացիկ կոլեկտորներ:

Գազի հոսքի ջերմաստիճանը չափելու համար օգտագործվող ջերմազույգերի դիագրամները ներկայացված են Նկ. 3.10. Թեժ հանգույց 1-ը գնդիկ է d 0 տրամագծով (թերմոէլեկտրոդները կարող են նաև եռակցվել հետույքով); Միացման մոտ գտնվող ջերմաէլեկտրոդները 2 ամրացվում են մեկուսիչ երկալիք կերամիկական խողովակի 3-ում, այնուհետև հանվում են 4-րդ պատյանից: Նկարում 4-րդ բնակարանը ներկայացված է ջրով սառեցված (սառեցումն անհրաժեշտ է 1300...1500 Կ-ից բարձր ջերմաստիճանը չափելիս: ), հովացման ջուրը մատակարարվում և արտահոսում է կցամասերի միջոցով 5:

Գազի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում մեթոդաբանական սխալներ են առաջանում հանգույցից ջերմության հեռացման պատճառով ջերմաէլեկտրոդների միջոցով ջերմային էլեկտրոդների միջոցով ջերմակույտի մարմինը և շրջակա միջավայր ճառագայթումը: Ջերմային հաղորդունակության պատճառով ջերմային կորուստները կարելի է գրեթե ամբողջությամբ վերացնել՝ ապահովելով մեկուսիչ խողովակի ելուստը նրա տրամագծերի 3...5-ին:

Ճառագայթման միջոցով ջերմության հեռացումը նվազեցնելու համար օգտագործվում է ջերմազույգերի պաշտպանությունը (նկ. 3.10, բ, գ): Սա նաև պաշտպանում է հանգույցը վնասից, իսկ էկրանի ներսում հոսքի դանդաղումը օգնում է բարձրացնել ջերմաստիճանի վերականգնման գործակիցը բարձր արագությամբ հոսքերում չափելիս:

Տարբեր ջերմաէլեկտրոդներ ունեցող երկու ջերմազույգերի ընթերցումներից գազի ջերմաստիճանը որոշելու համար մշակվել է նաև մեթոդ.

Բրինձ. 3.9. Այրման խցիկի տարրերի ջերմաստիճանի չափման ջերմային միացման դիագրամ

Բրինձ. 3.10. Գազի ջերմաստիճանը չափելու ջերմազույգ սխեմաներ.

ա - բաց հանգույցով ջերմազույգ. բ, գ - պաշտպանված ջերմակույտ; g - կրկնակի միացում ջերմակույտ; 1 - հանգույց: 2 - ջերմաէլեկտրոդներ; 3 - կերամիկական խողովակ; 4 - մարմին; 5 - ջրամատակարարման և ջրահեռացման կցամասեր

տրամագիծը (նկ. 3.10, դ), որը թույլ է տալիս հաշվի առնել ճառագայթման միջոցով ջերմության հեռացումը:

Ջերմազույգերի իներցիան կախված է դիզայնից: Այսպիսով, ժամանակի հաստատունը տատանվում է 1...2 վրկ-ից բաց միացում ունեցող ջերմազույգերի համար, մինչև 3...5 վրկ՝ պաշտպանված ջերմազույգերի համար։

Ջերմաստիճանի դաշտերը (օրինակ՝ տուրբինի, այրման խցիկի և այլնի հետևում) ուսումնասիրելիս օգտագործվում են ջերմային սանրեր, իսկ որոշ դեպքերում դրանք տեղադրվում են պտտվող պտուտահաստոցներում, ինչը հնարավորություն է տալիս բավական մանրամասնորեն որոշել ջերմաստիճանի բաշխումը ամբողջ տարածքում։ խաչաձեւ հատվածը.

Դիմադրության ջերմաչափի գործողությունը հիմնված է հաղորդիչի դիմադրության փոփոխության վրա, երբ ջերմաստիճանը փոխվում է: 0,05...0,1 մմ տրամագծով մետաղալար՝ պղնձից (t=-50...+150°C), նիկելից (t=-50...200°C) կամ պլատինից ( t=-200։ ..500°С).

Լարը պտտվում է շրջանակի շուրջը և տեղադրվում պատյանի մեջ։ Դիմադրողական ջերմաչափերը շատ ճշգրիտ և հուսալի են, բայց դրանք բնութագրվում են բարձր իներցիայով և հարմար չեն տեղական ջերմաստիճանը չափելու համար: Դիմադրողական ջերմաչափերը օգտագործվում են շարժիչի մուտքի մոտ օդի ջերմաստիճանը չափելու համար, վառելիքի, յուղերի ջերմաստիճանը և այլն:

Հեղուկ ջերմաչափերն օգտագործում են հեղուկի ջերմային ընդարձակման հատկությունը։ Որպես աշխատանքային հեղուկ օգտագործվում են սնդիկը (t=-30...+700°C), սպիրտ (t=-100...+75°C) և այլն, հեղուկ ջերմաչափերը՝ հեղուկի և գազային ջերմաստիճանը չափելու համար։ կրիչներ լաբորատոր պայմաններում, ինչպես նաև այլ գործիքների չափաբերման ժամանակ:

Ջերմաստիճանի չափման օպտիկական մեթոդները հիմնված են ջեռուցվող մարմինների ջերմային ճառագայթման օրինաչափությունների վրա: Գործնականում կարող են ներդրվել երեք տեսակի պիրոմետրեր. գունավոր պիրոմետրեր, որոնք օգտագործում են էներգիայի բաշխման փոփոխությունները ճառագայթման սպեկտրի որոշակի հատվածում ջերմաստիճանի հետ. ճառագայթային պիրոմետրեր՝ հիմնված մարմնի կողմից արտանետվող էներգիայի ընդհանուր քանակի ջերմաստիճանից կախվածությունից:

Ներկայումս, շարժիչների փորձարկման ժամանակ, կառուցվածքային տարրերի ջերմաստիճանը չափելու համար օգտագործվում են պայծառության պիրոմետրեր, որոնք հիմնված են ճառագայթային էներգիայի ֆոտոէլեկտրական ընդունիչների վրա: Որպես օրինակ, պիրոմետրի տեղադրման դիագրամը, երբ ջերմաստիճանը չափում է տուրբինի շեղբերը աշխատող շարժիչի վրա, ներկայացված է Նկ. 32.11. Օգտագործելով ոսպնյակ 2, առաջնային փոխարկիչի «տեսադաշտը» սահմանափակվում է փոքր (5...6 մմ) տարածքով: Պիրոմետրը «ստուգում է» յուրաքանչյուր սայրի եզրը և հետևի մասը: Պաշտպանիչ ապակի 1, պատրաստված շափյուղայից, պաշտպանում է ոսպնյակը աղտոտումից և գերտաքացումից: Ազդանշանը փոխանցվում է լուսային ուղեցույց 3-ի միջոցով դեպի ֆոտոդետեկտոր: Իր ցածր իներցիայի շնորհիվ պիրոմետրը թույլ է տալիս վերահսկել յուրաքանչյուր սայրի ջերմաստիճանը:

Շարժիչի կառուցվածքային տարրերի ջերմաստիճանը չափելու համար կարող են օգտագործվել գունային ջերմաստիճանի ցուցիչներ (ջերմային ներկեր կամ ջերմալաքեր)՝ բարդ նյութեր, որոնք որոշակի ջերմաստիճանի (անցումային ջերմաստիճանի) հասնելուն պես կտրուկ փոխում են իրենց գույնը բաղադրիչների կամ փուլի քիմիական փոխազդեցության պատճառով։ դրանցում տեղի ունեցող անցումներ.

Բրինձ. 3.11. Շարժիչի վրա պիրոմետրի տեղադրման դիագրամ.

ա) (1 - փչող օդի մատակարարում; 2 - առաջնային փոխարկիչ) և առաջնային փոխարկիչի միացում

բ) (1 - պաշտպանիչ ապակի; 2 - ոսպնյակ; 3 - լուսային ուղեցույց)

Ջերմային ներկերը և ջերմային լաքերը, երբ կիրառվում են կոշտ մակերեսի վրա, չորանումից հետո կարծրանում են և ձևավորում բարակ թաղանթ, որը կարող է փոխել իր գույնը անցումային ջերմաստիճանում: Օրինակ, սպիտակ ջերմային ներկը TP-560 դառնում է անգույն, երբ հասնում է t=560 °C:

Օգտագործելով ջերմային ցուցիչներ, դուք կարող եք հայտնաբերել գերտաքացման գոտիները շարժիչի տարրերում, ներառյալ դժվար հասանելի վայրերում: Չափումների բարդությունը ցածր է: Այնուամենայնիվ, դրանց օգտագործումը սահմանափակ է, քանի որ միշտ չէ, որ հնարավոր է որոշել, թե որ ռեժիմում է հասել առավելագույն ջերմաստիճանը: Բացի այդ, ջերմային ցուցիչի գույնը կախված է ջերմաստիճանի ազդեցության ժամանակից: Հետևաբար, ջերմային ցուցիչները, որպես կանոն, չեն կարող փոխարինել այլ չափման մեթոդներին (օրինակ՝ օգտագործելով ջերմազույգեր), սակայն դրանք թույլ են տալիս լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալ ուսումնասիրվող օբյեկտի ջերմային վիճակի մասին։

Չափիչ փոխարկիչների աշխատանքը տեղի է ունենում բարդ պայմաններում, քանի որ չափման օբյեկտը, որպես կանոն, բարդ, բազմակողմ գործընթաց է, որը բնութագրվում է բազմաթիվ պարամետրերով, որոնցից յուրաքանչյուրը գործում է չափիչ փոխարկիչի վրա այլ պարամետրերի հետ միասին: Մեզ հետաքրքրում է միայն մեկ պարամետր, որը կոչվում է չափելի քանակություն,և գործընթացի մյուս բոլոր պարամետրերը դիտարկվում են միջամտություն.Հետևաբար, յուրաքանչյուր չափիչ փոխարկիչ ունի իր բնական մուտքային քանակություն,որը նրա կողմից լավագույնս ընկալվում է միջամտության ֆոնին։ Նմանապես մենք կարող ենք տարբերակել բնական արտադրանքի արժեքըչափիչ փոխարկիչ.

Ոչ էլեկտրական մեծությունների փոխարկիչները էլեկտրականի, իր ելքի ազդանշանի տեսակի տեսանկյունից, կարելի է բաժանել գեներատորների, որոնք արտադրում են լիցք, լարում կամ հոսանք (ելքային մեծություն E = F (X) կամ I = F (X) և ներքին դիմադրություն ZBH = const), և պարամետրային ելքային դիմադրության, ինդուկտիվության կամ հզորության փոփոխման համաձայն մուտքային արժեքի փոփոխության (EMF E = 0 և ելքային արժեքը R, L կամ փոփոխության տեսքով: C-ն որպես X-ի ֆունկցիա):

Գեներատորի և պարամետրային փոխարկիչների միջև տարբերությունը պայմանավորված է նրանց համարժեք էլեկտրական սխեմաներով, որոնք արտացոլում են փոխարկիչներում օգտագործվող ֆիզիկական երևույթների բնույթի հիմնարար տարբերությունները: Գեներատորի փոխարկիչը ուղղակիորեն ելքային էլեկտրական ազդանշանի աղբյուր է, և պարամետրային փոխարկիչի պարամետրերի փոփոխությունները չափվում են անուղղակիորեն՝ հոսանքի կամ լարման փոփոխությամբ՝ արտաքին էներգիայի աղբյուր ունեցող շղթայում դրա պարտադիր ընդգրկման արդյունքում: Պարամետրային փոխարկիչին ուղղակիորեն միացված էլեկտրական շղթան առաջացնում է իր ազդանշանը: Այսպիսով, պարամետրային փոխարկիչի և էլեկտրական շղթայի համադրությունը էլեկտրական ազդանշանի աղբյուրն է:

Ըստ աշխատանքի հիմքում ընկած ֆիզիկական երևույթի և մուտքային ֆիզիկական քանակի տեսակի, գեներատորը և պարամետրային փոխարկիչները բաժանվում են մի շարք տեսակների (Նկար 2.3).

Գեներատոր՝ պիեզոէլեկտրական,

ջերմաէլեկտրական և այլն;

Դիմադրողական - շփվել,

ռեոստատիկ և այլն;

Էլեկտրամագնիսական - ինդուկտիվ,

Տրանսֆորմատոր և այլն:

Ըստ մոդուլյացիայի տեսակի՝ բոլոր IP-ները բաժանվում են երկու մեծ խմբի՝ առատություն և հաճախականություն, ժամանակ, փուլ։ Վերջին երեք սորտերը շատ ընդհանրություններ ունեն և, հետևաբար, միավորվում են մեկ խմբի մեջ:

Բրինձ. 2.3. Ոչ էլեկտրական մեծությունների չափիչ փոխարկիչների դասակարգումը էլեկտրականի.

2. Ըստ փոխակերպման բնույթի՝ մուտքային մեծություններ.

Գծային;

Ոչ գծային.

3. Ըստ առաջնային չափիչ փոխարկիչի (ՊՄՏ) գործառնական սկզբունքի, դրանք բաժանվում են.

Գեներացնող;

Պարամետրիկ.

Գեներատորի PIP-ների ելքային ազդանշանը emf-ն է, լարումը, հոսանքը և էլեկտրական լիցքը, որոնք ֆունկցիոնալորեն կապված են չափված քանակի հետ, օրինակ՝ ջերմազույգի emf-ը:

Պարամետրային PIP-ներում չափված մեծությունն առաջացնում է էլեկտրական շղթայի պարամետրերի համաչափ փոփոխություն՝ R, L, C:

Գեներատորները ներառում են.

Ինդուկցիա;

Պիեզոէլեկտրական;

Էլեկտրաքիմիական որոշ տեսակներ.

Դիմադրողական սնուցման սարքեր - չափված արժեքը վերածեք դիմադրության:

Էլեկտրամագնիսական IP – վերածվում է ինդուկտիվության կամ փոխադարձ ինդուկցիայի փոփոխության:

Կապիտալ սնուցման աղբյուրներ - փոխարկվում է հզորության փոփոխության:

Պիեզոէլեկտրական IP - դինամիկ ուժը վերածել էլեկտրական լիցքի:

Galvanomagnetic IP – հիմնվելով Hall էֆեկտի վրա՝ նրանք գործող մագնիսական դաշտը փոխակերպում են EMF-ի:

Ջերմային IP - չափված ջերմաստիճանը վերածվում է ջերմային դիմադրության արժեքի կամ էմֆ։

Օպտոէլեկտրոնային IP - փոխակերպեք օպտիկական ազդանշանները էլեկտրականի:

Սենսորների համար հիմնական բնութագրերն են.

Աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայք և սխալ այս միջակայքում;

Ընդհանրացված մուտքային և ելքային դիմադրություններ;

Հաճախականության արձագանք:

Արդյունաբերական կիրառություններում կառավարման գործընթացներում օգտագործվող սենսորների սխալը պետք է լինի ոչ ավելի, քան 1-2%: Իսկ վերահսկողական առաջադրանքների համար՝ 2 – 3%:

2.1.3. Առաջնային չափիչ փոխարկիչների միացման սխեմաներ

Առաջնային չափիչ փոխարկիչներն են.

Պարամետրիկ;

Գեներացնող.

Պարամետրային առաջնային չափիչ փոխարկիչների անջատիչ սխեմաները բաժանվում են.

Սերիական կապ.

Դիֆերենցիալ անջատում.

Մեկ առաջնային չափիչ փոխարկիչով;

Երկու առաջնային չափիչ փոխարկիչներով;

Կամուրջի սխեմաներ.

Սիմետրիկ անհավասարակշիռ կամուրջ մեկ ակտիվ թեւով;

Սիմետրիկ անհավասարակշիռ կամուրջ երկու ակտիվ թեւերով;

Սիմետրիկ անհավասարակշիռ կամուրջ չորս ակտիվ թեւերով:

Գեներատորի չափիչ փոխարկիչների անջատիչ սխեմաները բաժանվում են.

Հերթական;

Դիֆերենցիալ;

Փոխհատուցիչ.

Գեներատորներին անհրաժեշտ է ոչ թե էներգիայի աղբյուր, այլ պարամետրիկները: Շատ հաճախ գեներատորները կարող են ներկայացվել որպես EMF-ի աղբյուր, իսկ պարամետրիկները կարող են ներկայացվել որպես ակտիվ կամ ռեակտիվ ռեզիստոր, որի դիմադրությունը փոխվում է չափված արժեքի փոփոխությամբ:

Սերիաների և դիֆերենցիալ անջատումը կարող է կիրառվել ինչպես պարամետրային, այնպես էլ գեներատորի էլեկտրամատակարարման համար: Փոխհատուցման սխեման – գեներատորներին: Մայթ - պարամետրային:

2.1.3.1. Պարամետրային չափիչ փոխարկիչների հաջորդական միացման սխեմաներ

Մեկ պարամետրային չափիչ փոխարկիչի սերիական միացում (նկ. 2.4).

Բրինձ. 2.4. Մեկ պարամետրային էլեկտրամատակարարման հաջորդական միացում:

https://pandia.ru/text/80/219/images/image012_106.gif" width="137" height="45 src=">;

https://pandia.ru/text/80/219/images/image014_89.gif" width="247" height="65 src=">;

https://pandia.ru/text/80/219/images/image016_83.gif" width="116 height=41" height="41"> - ընթացիկ զգայունություն;

- լարման զգայունություն;

Էլեկտրաէներգիայի զգայունություն;

Բրինձ. 2.5. Սերիական միացված էլեկտրամատակարարման ելքային բնութագրերը.

ա - իրական; բ - իդեալական.

Երկու պարամետրային չափիչ փոխարկիչների սերիական միացում (նկ. 2.6):

Նկ.2.6. Երկու պարամետրային սնուցման աղբյուրների հաջորդական միացում:

https://pandia.ru/text/80/219/images/image022_71.gif" width="88" height="24 src=">;

Էլեկտրական չափիչ գործիքները լայնորեն օգտագործվում են ոչ էլեկտրական մեծությունների չափման համար։ Դա հնարավոր դարձավ հատուկ փոխարկիչների (Converters) օգտագործման շնորհիվ։

Նման կերպափոխիչների ելքային ազդանշանները փոխանցվում են սխեմայի պարամետրերի կամ EMF (լիցքավորում) տեսքով՝ կապված մուտքային ազդանշանի հետ ֆունկցիոնալ հարաբերությունների հետ։ Առաջինները կոչվում են պարամետրային, երկրորդները՝ գեներատոր։

Պարամետրային փոխարկիչներից առավել լայնորեն կիրառվում են ռեոստատ, լարում զգայուն, ջերմաստիճանի զգայուն, էլեկտրոլիտիկ, իոնացնող, ինդուկտիվ և կոնդենսիվ սարքեր։

Ռեոստատի փոխարկիչներԴրանք մեկուսացված շրջանակ են, որի վրա դիրիժոր է փաթաթված և շրջադարձերի երկայնքով շարժվող խոզանակ: Նրանց ելքային պարամետրը շղթայի դիմադրությունն է:

Չափված Pr մեծությունը կարող է լինել վրձնի շարժումը ուղիղ գծով կամ շրջանագծի մեջ։ Զգացման համակարգը կատարելագործելով՝ Pr-ը կարող է օգտագործվել՝ որոշելու ճնշումը կամ զանգվածը, որի ազդեցության տակ սահիչը կշարժվի:

Ռեոստատի ոլորման համար օգտագործվում են նյութեր, որոնց դիմադրությունը քիչ է կախված արտաքին գործոններից (ջերմաստիճան, ճնշում, խոնավություն և այլն): Նման նյութերը կարող են լինել նիկրոմ, ֆեխրալ, կոնստանտան կամ մանգանին: Փոխելով միջուկի ձևը և խաչմերուկը (համապատասխանաբար փոխվում է նաև մեկ պտույտի երկարությունը), հնարավոր է հասնել սահիկի շարժումից շղթայի դիմադրության ոչ գծային կախվածության։

Ռեոստատիկ փոխարկիչների առավելությունը դրանց դիզայնի պարզությունն է: Այնուամենայնիվ, անհնար է ճշգրիտ որոշել շարժումը, եթե ելքային դիմադրությունը փոխվի մեկ պտույտի ընթացքում: Սա նման P-ների հիմնական թերությունն է և բնութագրում է նրանց սխալը:

Լարվածության նկատմամբ զգայուն փոխարկիչներ (TCTr). Նրանց աշխատանքը հիմնված է ճնշման կամ մեխանիկական դեֆորմացիայի ազդեցության տակ դիրիժորի ակտիվ դիմադրության փոփոխության վրա: Այս երեւույթը կոչվում է լարվածության էֆեկտ։

TCPR-ի համար մուտքային ազդանշանը կարող է լինել լարվածություն, սեղմում կամ սարքավորումների մասերի, մետաղական կոնստրուկցիաների այլ տեսակի դեֆորմացիա, ելքային ազդանշանը փոխարկիչի դիմադրության փոփոխությունն է:

Լարվածության նկատմամբ զգայուն մետաղալարերը թղթից կամ թաղանթից պատրաստված բարակ հիմք են և դրա վրա սոսնձված շատ փոքր խաչմերուկով մետաղալար: Որպես զգայական տարր սովորաբար օգտագործվում է Constantan մետաղալարը, որն ունի ջերմաստիճանից անկախ դիմադրություն, 0,02-0,05 մմ տրամագծով: Օգտագործվում են նաև փայլաթիթեղի TCPR և թաղանթային լարման չափիչներ:

PM փոխարկիչը սոսնձված է չափվող մասի վրա, որպեսզի մասի գծային ընդարձակման առանցքը համընկնի ՊՄ-ի երկայնական առանցքի հետ: Երբ չափված օբյեկտը ընդլայնվում է, TCP-ի երկարությունը մեծանում է, և համապատասխանաբար փոխվում է նրա դիմադրությունը:

Նման սարքերի առավելությունը գծայինությունն է, նախագծման և տեղադրման պարզությունը: Թերությունները ներառում են ցածր զգայունություն:

Ջերմազգայուն փոխարկիչներ (TPr). Նման սարքերի հիմնական տարրերն են թերմիստորները, ջերմային դիոդները, ջերմային տրանզիստորները և այլն: Ջերմային տարրը ներառված է էլեկտրական միացումում այնպես, որ շղթայի հոսանքն անցնում է դրա միջով և ազդում է չափված տարրի ջերմաստիճանի վրա:

Նրանց օգնությամբ կարելի է չափել ջերմաստիճանը, մածուցիկությունը, ջերմային հաղորդունակությունը, շարժման արագությունը և շրջակա միջավայրի այլ պարամետրերը, որոնցում գտնվում է տարրը։

Պլատինե թերմիստորները օգտագործվում են -260°C-ից +1100°C ջերմաստիճանի տիրույթում չափումների համար, պղնձի թերմիստորները՝ -200°C-ից +200°C ջերմաստիճանի միջակայքում: -80°C-ից +150°C ջերմաստիճանի միջակայքում, երբ հատուկ ճշգրտություն է պահանջվում, օգտագործվում են ջերմային դիոդներ և ջերմատրանսիստորներ։

Գործառնական ռեժիմի համաձայն, TRPr- ը բաժանվում է գերտաքացման և առանց նախնական տաքացման: Առանց նախնական տաքացման սարքերը օգտագործվում են միայն միջավայրի ջերմաստիճանը չափելու համար, քանի որ դրանցում հոսող հոսանքը չի ազդում դրանց ջեռուցման վրա: Միջավայրի ջերմաստիճանը բավականին ճշգրիտ է որոշվում տարրի դիմադրությամբ։

Մեկ այլ տեսակի ջերմային փոխարկիչների գործառնական ռեժիմը կապված է դրանց նախնական տաքացման հետ մինչև տվյալ արժեք: Այնուհետև դրանք տեղադրվում են չափված միջավայրում, և վերահսկվում է դրա դիմադրության փոփոխությունը։

Ըստ դիմադրության փոփոխության արագության՝ կարելի է դատել, թե որքան ինտենսիվ է տեղի ունենում սառեցումը կամ տաքացումը, ինչը նշանակում է, որ կարելի է որոշել չափվող նյութի շարժման արագությունը, դրա մածուցիկությունը և այլ պարամետրեր։

Կիսահաղորդչային TPR-ները ավելի զգայուն են, քան թերմիստորները, ուստի դրանք օգտագործվում են ճշգրիտ չափումների ոլորտում: Այնուամենայնիվ, նրանց զգալի թերությունը նեղ ջերմաստիճանի միջակայքն է և սարքի ստատիկ բնութագրերի վատ վերարտադրելիությունը:

Էլեկտրոլիտիկ փոխարկիչներ (ELC). Դրանք օգտագործվում են լուծույթների կոնցենտրացիան որոշելու համար, քանի որ լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը զգալիորեն կախված է դրանցում աղի կոնցենտրացիայի աստիճանից։

ELP-ները երկու էլեկտրոդներով անոթ են: Լարումը կիրառվում է էլեկտրոդների վրա, դրանով իսկ լրացնելով էլեկտրական միացումը էլեկտրոլիտային շերտի միջոցով: Նման փոխարկիչները օգտագործվում են փոփոխական հոսանքի վրա, քանի որ ուղղակի հոսանքի ազդեցության տակ էլեկտրոլիտը տարանջատվում է դրական և բացասական իոնների, ինչը սխալ է առաջացնում չափումների մեջ:

ELP-ի մեկ այլ թերություն էլեկտրոլիտի հաղորդունակության կախվածությունն է ջերմաստիճանից, որը ստիպում է մարդուն պահպանել մշտական ​​ջերմաստիճան՝ օգտագործելով սառնարանային կամ տաքացուցիչ սարքեր:

Ինդուկտիվ և կոնդենսիվ փոխարկիչներ. Ինչպես անունն է հուշում, նման սարքերի ելքային պարամետրերն են ինդուկտիվությունը և հզորությունը: Պարզ ինդուկտիվ PR-ների չափված արժեքը կարող է լինել 10-ից 15 մմ տեղաշարժ, բաց հանգույցով համակարգով ինդուկտիվ տրանսֆորմատորային PR-ների համար այս արժեքը կարող է ավելացվել մինչև 100 մմ: Capacitive Prs-ն օգտագործվում է 1 մմ կարգի շարժումները չափելու համար:

Ինդուկտիվ Prs-ն երկու ինդուկտորներ են, որոնք տեղադրված են բաց միջուկի վրա: Կծիկների փոխադարձ ինդուկտիվության վրա ազդում են այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են.

Այսպիսով, պարույրների փոխադարձ ինդուկտիվությունը չափելով՝ հնարավոր է որոշել, թե որքանով են փոխվել վերը նշված պարամետրերը։ Եվ դրանք կարող են փոխվել, երբ դիէլեկտրական ափսեը շարժվում է օդային բացվածքում: Սա ինդուկտիվ պրի գործառնական սկզբունքի հիմքն է։

Կոնդենսիվ PR-ների շահագործման սկզբունքը հիմնված է կոնդենսատորի հզորության փոփոխության վրա, երբ թիթեղների ակտիվ տարածքը նվազում է, կոնդենսատորի թիթեղների միջև հեռավորությունը փոխվում է, և փոխվում է միջսալիկի տարածության դիէլեկտրական հաստատունը:

Capacitive կերպափոխիչներն ունեն ավելի բարձր զգայունություն մուտքային պարամետրերի փոփոխությունների նկատմամբ: Capacitive Pr-ն ի վիճակի է գրանցել հզորության փոփոխությունները նույնիսկ հազարերորդական միլիմետրով շարժվելիս:

Իոնացման կերպափոխիչներ. Գործիքի շահագործման սկզբունքը հիմնված է իոնացնող ճառագայթման ազդեցության տակ գազի և այլ միջավայրերի իոնացման երևույթի վրա, որը կարող է լինել ռադիոակտիվ նյութերի իոնացնող α-, β- և γ ճառագայթում կամ ռենտգենյան ճառագայթներ:

Եթե ​​գազ պարունակող խցիկը ենթարկվում է ճառագայթման, էլեկտրական հոսանք կհոսի էլեկտրոդների միջով: Այս հոսանքի մեծությունը կախված կլինի գազի բաղադրությունից, էլեկտրոդների չափերից, էլեկտրոդների միջև եղած հեռավորությունից և կիրառվող լարումից:

Չափելով էլեկտրական հոսանքը շղթայում, միջավայրի հայտնի կազմով, էլեկտրոդների միջև հեռավորությունը և կիրառվող լարումը, հնարավոր է որոշել էլեկտրոդների չափերը կամ հակառակը, այլ պարամետրեր: Դրանք օգտագործվում են մասերի չափերը չափելու համար, կամ գազային կոմպոզիցիաներ և այլն:

Իոնացնող Prs-ի հիմնական առավելությունը ագրեսիվ միջավայրում, բարձր ճնշման կամ ջերմաստիճանի պայմաններում ոչ կոնտակտային չափումների հնարավորությունն է: Նման PR-ի թերությունը անձնակազմի կենսաբանական պաշտպանության անհրաժեշտությունն է ճառագայթման ազդեցությունից:

Դիմադրության ջերմաչափեր.Դիմադրողական ջերմաչափերը, ինչպես ջերմազույգերը, նախատեսված են գազային, պինդ և հեղուկ մարմինների ջերմաստիճանը, ինչպես նաև մակերեսի ջերմաստիճանը չափելու համար: Ջերմաչափերի շահագործման սկզբունքը հիմնված է մետաղների և կիսահաղորդիչների հատկության օգտագործման վրա՝ փոխելով դրանց էլեկտրական դիմադրությունը ջերմաստիճանի հետ: Մաքուր մետաղներից պատրաստված հաղորդիչների համար այս կախվածությունը ջերմաստիճանի միջակայքում –200 °C-ից մինչև 0 °C ունի հետևյալ ձևը.

R t = R 0,

իսկ 0 °C-ից 630 °C ջերմաստիճանային միջակայքում

R t = R 0,

Որտեղ R t, R 0 -դիրիժորի դիմադրություն ջերմաստիճանում տև 0 °C; A, B, C -գործակիցներ; t-ջերմաստիճան, °C.

0 °C-ից մինչև 180 °C ջերմաստիճանի միջակայքում հաղորդիչի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից նկարագրվում է մոտավոր բանաձևով.

R t = R 0,

Որտեղ α - հաղորդիչ նյութի դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը (TCR):

Մաքուր մետաղական հաղորդիչների համար α≈ 6-10 -3 ...4-10 -3 deg -1 .

Դիմադրության ջերմաչափով ջերմաստիճանի չափումը հանգում է նրա դիմադրության չափմանը Ռտ, սհետագա անցում դեպի ջերմաստիճան՝ օգտագործելով բանաձևերը կամ տրամաչափման աղյուսակները:

Կան մետաղալարային և կիսահաղորդչային դիմադրության ջերմաչափեր։ Լարերի դիմադրության ջերմաչափը մաքուր մետաղից պատրաստված բարակ մետաղալար է, որը տեղադրված է ջերմաստիճանակայուն նյութից (զգայուն տարր) պատրաստված շրջանակի վրա, որը տեղադրված է պաշտպանիչ կցամասում (նկ. 5.4):

Բրինձ. 5.4. Դիմադրության ջերմաչափի զգայուն տարր

Զգայուն տարրից լարերը միացված են ջերմաչափի գլխին: Դիմադրողական ջերմաչափերի արտադրության համար մաքուր մետաղներից, այլ ոչ թե համաձուլվածքներից պատրաստված լարերի ընտրությունը պայմանավորված է նրանով, որ մաքուր մետաղների TCR-ն ավելի մեծ է, քան համաձուլվածքների TCR-ն, և, հետևաբար, մաքուր մետաղների վրա հիմնված ջերմաչափերն ավելի զգայուն են:

Արդյունաբերությունն արտադրում է պլատինե, նիկելի և պղնձի դիմադրողական ջերմաչափեր։ Ջերմաչափերի փոխանակելիությունը և միատեսակ տրամաչափումն ապահովելու համար դրանց դիմադրության արժեքները ստանդարտացվել են R0և TKS.

Կիսահաղորդչային դիմադրության ջերմաչափերը (թերմիստորները) կիսահաղորդչային նյութից պատրաստված ուլունքներ, սկավառակներ կամ ձողեր են՝ չափիչ սխեմայի միացման համար կապարներով:

Արդյունաբերությունը զանգվածաբար արտադրում է տարբեր դիզայնի թերմիստորների բազմաթիվ տեսակներ:

Ջերմիստորների չափերը սովորաբար փոքր են՝ մոտ մի քանի միլիմետր, իսկ որոշ տեսակներ միլիմետրի տասներորդներ են: Մեխանիկական վնասներից և շրջակա միջավայրի ազդեցություններից պաշտպանվելու համար թերմիստորները պաշտպանված են ապակե կամ էմալ ծածկույթներով, ինչպես նաև մետաղական ծածկոցներով:

Թերմիստորները սովորաբար ունեն մի քանիից մինչև հարյուրավոր կիլոոհմ դիմադրություն; նրանց TCR-ն աշխատանքային ջերմաստիճանի տիրույթում մեծության կարգով ավելի մեծ է, քան մետաղալարային ջերմաչափերը: Որպես թերմիստորների աշխատանքային հեղուկի նյութեր՝ օգտագործվում են նիկելի, մանգանի, պղնձի և կոբալտի օքսիդների խառնուրդներ, որոնք խառնվում են կապակցիչի հետ՝ տալով անհրաժեշտ ձևը և սինդրոմում բարձր ջերմաստիճաններում։ Թերմիստորները օգտագործվում են -100-ից մինչև 300°C ջերմաստիճանը չափելու համար: Թերմիստորների իներցիան համեմատաբար փոքր է։ Նրանց թերությունները ներառում են դիմադրության ջերմաստիճանից կախվածության ոչ գծայինությունը, անվանական դիմադրության և TCR-ի մեծ տարածման պատճառով փոխանակելիության բացակայությունը, ինչպես նաև ժամանակի ընթացքում դիմադրության անդառնալի փոփոխությունը:

Բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճանի միջակայքում չափումների համար օգտագործվում են գերմանիումի կիսահաղորդչային ջերմաչափեր:

Ջերմաչափերի էլեկտրական դիմադրությունը չափվում է DC և AC կամուրջների կամ փոխհատուցիչների միջոցով: Ջերմաչափական չափումների առանձնահատկությունը չափիչ հոսանքի սահմանափակումն է՝ ջերմաչափի աշխատանքային հեղուկի տաքացումը կանխելու համար։ Լարերի դիմադրության ջերմաչափերի համար խորհուրդ է տրվում ընտրել այնպիսի չափիչ հոսանք, որ ջերմաչափի կողմից ցրված հզորությունը չգերազանցի 20 ... 50 մՎտ: Թերմիստորներում թույլատրելի էներգիայի սպառումը շատ ավելի քիչ է, և խորհուրդ է տրվում այն ​​որոշել փորձնականորեն յուրաքանչյուր թերմիստորի համար:

Լարվածության նկատմամբ զգայուն փոխարկիչներ (լարվածության չափիչներ):Դիզայնի պրակտիկայում հաճախ անհրաժեշտ է չափել կառուցվածքային տարրերի մեխանիկական սթրեսները և դեֆորմացիաները: Այս քանակությունների էլեկտրական ազդանշանի ամենատարածված փոխարկիչները լարման չափիչներն են: Լարվածության չափիչների աշխատանքը հիմնված է մետաղների և կիսահաղորդիչների հատկության վրա՝ փոխելու իրենց էլեկտրական դիմադրությունը դրանց վրա կիրառվող ուժերի ազդեցության տակ: Ամենապարզ լարման չափիչը կարող է լինել մետաղալարերի մի կտոր, որը կոշտ կերպով միացված է դեֆորմացվող մասի մակերեսին: Մասի ձգումը կամ սեղմումը առաջացնում է մետաղալարի համաչափ ձգում կամ սեղմում, որի արդյունքում փոխվում է նրա էլեկտրական դիմադրությունը։ Էլաստիկ դեֆորմացիաների սահմաններում մետաղալարի դիմադրության հարաբերական փոփոխությունը հարաբերական հարաբերակցությամբ կապված է դրա հարաբերական երկարացման հետ.

ΔR/R=K Τ Δl/l,

Որտեղ l, R -մետաղալարերի սկզբնական երկարությունը և դիմադրությունը; Δl, ΔR -երկարության և դիմադրության ավելացում; K T -լարվածության զգայունության գործակիցը:

Լարվածության չափիչ գործակիցի արժեքը կախված է նյութի հատկություններից, որոնցից պատրաստված է լարման չափիչը, ինչպես նաև լարման չափիչը արտադրանքին միացնելու եղանակից: Տարբեր մետաղների մետաղալարերի համար Կ Տ= 1... 3,5.

Կան մետաղալարերի և կիսահաղորդչային լարման չափիչներ։ Լարային լարվածության չափիչների արտադրության համար օգտագործվում են նյութեր, որոնք ունեն բավականաչափ բարձր լարվածության զգայունության գործակից և ցածր ջերմաստիճանի դիմադրության գործակից: Լարային լարման չափիչների արտադրության համար առավել հաճախ օգտագործվող նյութը կոնստանտան մետաղալարն է՝ 20 ... 30 միկրոն տրամագծով:

Կառուցվածքային առումով, մետաղալարերի լարման չափիչները ցանց են, որը բաղկացած է մետաղալարերի մի քանի օղակներից, որոնք սոսնձված են բարակ թղթի (կամ այլ) հիմքի վրա (նկ. 5.5): Կախված ենթաշերտի նյութից, լարման չափիչները կարող են աշխատել -40-ից +400 °C ջերմաստիճանում:

Բրինձ. 5.5. Լարվածության չափիչ

Գոյություն ունեն ցեմենտ օգտագործող մասերի մակերեսին ամրացված լարման չափիչների նախագծեր, որոնք կարող են աշխատել մինչև 800 °C ջերմաստիճանում:

Լարվածության չափիչների հիմնական բնութագրերն են անվանական դիմադրությունը Ռ,հիմք լև լարվածության գործոնը Կ Տ.Արդյունաբերությունն արտադրում է լարման չափիչների լայն տեսականի՝ 5-ից 30 մմ բազային չափերով , անվանական դիմադրությունները 50-ից մինչև 2000 Օմ, 2±0,2 լարվածության զգայունության գործակիցով:

Լարային լարման չափիչների հետագա զարգացումը փայլաթիթեղի և թաղանթային լարման չափիչներն են, որոնց զգայուն տարրը փայլաթիթեղի շերտերի ցանցն է կամ բարակ մետաղական թաղանթը, որը կիրառվում է լաքի վրա հիմնված ենթաշերտերի վրա:

Լարվածության չափիչները պատրաստվում են կիսահաղորդչային նյութերի հիման վրա: Լարվածության էֆեկտն ամենաուժեղ արտահայտված է գերմանում, սիլիցիում և այլն: Կիսահաղորդչային լարման չափիչների և մետաղալարային լարման չափիչների հիմնական տարբերությունը դեֆորմացման ժամանակ դիմադրության մեծ (մինչև 50%) փոփոխությունն է՝ լարվածության զգայունության գործակցի մեծ արժեքի պատճառով:

Ինդուկտիվ փոխարկիչներ.Ինդուկտիվ փոխարկիչները օգտագործվում են մակերեսների տեղաշարժերը, չափերը, ձևի և տեղակայման շեղումները չափելու համար: Փոխարկիչը բաղկացած է անշարժ ինդուկտորից՝ մագնիսական միջուկով և արմատուրայով, որը նույնպես մագնիսական միջուկի մաս է կազմում՝ շարժվելով ինդուկտորին համեմատ։ Առավելագույն հնարավոր ինդուկտիվություն ստանալու համար կծիկի մագնիսական շղթան և խարիսխը պատրաստված են ֆերոմագնիսական նյութերից։ Երբ արմատուրդը շարժվում է (միացված է, օրինակ, չափիչ սարքի զոնդին), կծիկի ինդուկտիվությունը փոխվում է և, հետևաբար, ոլորուն մեջ հոսող հոսանքը փոխվում է։ Նկ. Նկար 5.6-ում ներկայացված են ինդուկտիվ փոխարկիչների դիագրամները փոփոխական օդային բացվածքով d (նկ. 5.6 Ա) օգտագործվում է 0,01...10 մմ միջակայքում տեղաշարժը չափելու համար. փոփոխական օդային բացվածքով S δ (Նկար 5.6 բ), օգտագործվում է 5 ... 20 մմ միջակայքում:

Բրինձ. 5.6. Ինդուկտիվ տեղաշարժման փոխարկիչներ

5.2. Գործառնական ուժեղացուցիչներ

Գործառնական ուժեղացուցիչը (op-amp) հաստատուն դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչ է, որն ունի շատ բարձր հզորություն: Լարման ուժեղացուցիչի համար փոխանցման ֆունկցիան (շահույթը) տրվում է

Դիզայնի հաշվարկները պարզեցնելու համար ենթադրվում է, որ իդեալական op-amp-ն ունի հետևյալ բնութագրերը.

1. Շահույթը, երբ հետադարձ կապը բաց է, անսահմանություն է:

2. Մուտքային դիմադրություն Rd-ն անսահմանություն է:

3. Ելքային դիմադրություն R 0 = 0:

4. Թողունակությունը անսահմանություն է:

5. V 0 = 0 ժամը V 1 = V 2 (առանց զրոյական օֆսեթ լարման):

Վերջին հատկանիշը շատ կարևոր է. Քանի որ V 1 -V 2 = V 0 / A, ապա եթե V 0-ն ունի վերջավոր արժեք, իսկ A գործակիցը անսահման մեծ է (տիպիկ արժեքը 100000), մենք կունենանք.

V 1 - V 2 = 0 և V 1 = V 2:

Քանի որ դիֆերենցիալ ազդանշանի մուտքային դիմադրությունը (V 1 - V 2) է

Նաև շատ մեծ է, այնուհետև Rd-ով անցնող հոսանքը կարող է անտեսվել:Այս երկու ենթադրությունները զգալիորեն պարզեցնում են op-amp սխեմաների նախագծումը:

Կանոն 1.Երբ op-amp-ը գործում է գծային շրջանում, նրա երկու մուտքերի վրա գործում են նույն լարումները:

Կանոն 2.Երկու op-amp մուտքերի մուտքային հոսանքները զրո են:

Եկեք նայենք op-amp-ի հիմնական միացման բլոկներին: Այս սխեմաների մեծ մասը օգտագործում է օպերացիոն ուժեղացուցիչը փակ հանգույցի կոնֆիգուրացիայի մեջ:

5.2.1. Միասնության ձեռքբերման ուժեղացուցիչ

(լարման հետևորդ)

Եթե ​​ոչ ինվերտացիոն ուժեղացուցիչում մենք սահմանում ենք R i հավասար անսահմանության, իսկ R f հավասար է զրոյի, ապա կհասնենք նկ. 5.7.

Համաձայն 1-ին կանոնի՝ op-amp-ի հակադարձ մուտքն ունի նաև մուտքային լարում Vi, որն ուղղակիորեն փոխանցվում է շղթայի ելքին։ Հետևաբար, V 0 = V i, և ելքային լարումը հետևում է (կրկնում է) մուտքային լարումը: Շատ անալոգային թվային փոխարկիչների համար մուտքային դիմադրությունը կախված է անալոգային մուտքային ազդանշանի արժեքից: Օգտագործելով լարման հետևորդ, ապահովվում է մշտական ​​մուտքային դիմադրություն:

5.2.2. Ավելացնողներ

Հակադարձող ուժեղացուցիչը կարող է գումարել մի քանի մուտքային լարումներ: Ավելացնողի յուրաքանչյուր մուտքը կշռող ռեզիստորի միջոցով միացված է op-amp-ի շրջվող մուտքին: Շրջող մուտքը կոչվում է ամփոփիչ հանգույց, քանի որ այստեղ ամփոփված են բոլոր մուտքային հոսանքները և հետադարձ հոսանքը: Գումարային ուժեղացուցիչի հիմնական միացման սխեման ներկայացված է Նկ. 5.8.

Ինչպես սովորական հակադարձող ուժեղացուցիչի դեպքում, շրջվող մուտքի լարումը պետք է լինի զրո, և, հետևաբար, օպերատորի մեջ հոսող հոսանքը պետք է լինի զրո: Այսպիսով,

i f = i 1 + i 2 + . . . + i n

Քանի որ շրջվող մուտքում կա զրոյական լարում, ապա համապատասխան փոխարինումներից հետո մենք ստանում ենք

V 0 = -R f ( +... + ).

R f ռեզիստորը որոշում է շղթայի ընդհանուր շահույթը: Դիմադրություններ R 1, R 2,. . . R n սահմանել համապատասխան ալիքների կշռման գործակիցների և մուտքային դիմադրության արժեքները:

5.2.3. Ինտեգրատորներ

Ինտեգրատորը էլեկտրոնային միացում է, որն արտադրում է մուտքային ազդանշանի ինտեգրալին (ժամանակին) համամասնական ելքային ազդանշան։

Նկ. Նկար 5.9-ը ցույց է տալիս պարզ անալոգային ինտեգրատորի սխեմատիկ դիագրամ:Ինտեգրատորի մի տերմինալը միացված է գումարման հանգույցին, իսկ մյուսը միացված է ինտեգրատորի ելքին: Հետեւաբար, կոնդենսատորի վրա լարումը միաժամանակ ելքային լարումն է: Ինտեգրատորի ելքային ազդանշանը չի կարող նկարագրվել պարզ հանրահաշվական հարաբերություններով, քանի որ ֆիքսված մուտքային լարման դեպքում ելքային լարումը փոխվում է Vi, R և C պարամետրերով որոշված ​​արագությամբ: Այսպիսով, ելքային լարումը գտնելու համար դուք անհրաժեշտ է իմանալ մուտքային ազդանշանի տեւողությունը: Լարումը սկզբնապես լիցքաթափված կոնդենսատորի վրա

որտեղ i f - կոնդենսատորի միջոցով և t i - ինտեգրման ժամանակը: Դրականի համար

Vi մենք ունենք i i = V i /R: Քանի որ i f = i i, ապա հաշվի առնելով ազդանշանի հակադարձումը մենք ստանում ենք

Այս հարաբերությունից հետևում է, որ V 0-ը որոշվում է մուտքային լարման ինտեգրալով (հակառակ նշանով) 0-ից t 1 միջակայքում՝ բազմապատկված մասշտաբի 1/RC գործակցով։ Լարումը V ic-ը կոնդենսատորի վրա սկզբնական ժամանակի լարումն է (t = 0):

5.2.4. Տարբերիչներ

Տարբերիչը արտադրում է ելքային ազդանշան, որը համաչափ է մուտքային ազդանշանի ժամանակի փոփոխության արագությանը: Նկ. Նկար 5.10-ը ցույց է տալիս պարզ տարբերակիչի սխեմատիկ դիագրամ:

Ընթացիկ կոնդենսատորի միջոցով:

Եթե ​​ածանցյալը դրական է, ապա i i հոսանքը հոսում է այնպիսի ուղղությամբ, որ ձևավորվում է բացասական ելքային լարում V 0:

Այսպիսով,

Ազդանշանների տարբերակման այս մեթոդը պարզ է թվում, բայց դրա գործնական իրականացումը խնդիրներ է առաջացնում բարձր հաճախականություններում շղթայի կայունությունն ապահովելու հետ կապված: Ոչ բոլոր op-amp-ները հարմար են տարբերակիչում օգտագործելու համար: Ընտրության չափանիշը op-amp-ի կատարումն է. դուք պետք է ընտրեք op-amp-ը ելքային լարման բարձր առավելագույն արագությամբ և բարձր շահույթի թողունակության արտադրանքով: Դաշտային ազդեցության տրանզիստորների վրա հիմնված բարձր արագությամբ օպերացիոն ուժեղացուցիչները լավ են աշխատում տարբերիչներում:

5.2.5. Համեմատիչներ

Համեմատիչը էլեկտրոնային միացում է, որը համեմատում է երկու մուտքային լարման և արտադրում է ելքային ազդանշան՝ կախված մուտքերի վիճակից: Համեմատիչի հիմնական միացման սխեման ներկայացված է Նկ. 5.11.

Ինչպես տեսնում եք, այստեղ op-amp-ը գործում է բաց հետադարձ կապով: Հղման լարումը մատակարարվում է նրա մուտքերից մեկին, իսկ անհայտ (համեմատված) լարումը մատակարարվում է մյուսին: Համեմատիչի ելքը ցույց է տալիս, թե արդյոք անհայտ մուտքային ազդանշանի մակարդակը գտնվում է հղման լարման մակարդակից բարձր կամ ցածր: Նկար 5.11-ի շղթայում V r հղման լարումը կիրառվում է չշրջվող մուտքի վրա, իսկ անհայտ V i ազդանշանը մատակարարվում է շրջվող մուտքին:

Երբ V i > V r լարումը V 0 = - V r (բացասական հագեցվածության լարումը) սահմանվում է համեմատիչի ելքի վրա: Հակառակ դեպքում մենք ստանում ենք V 0 = +V r: Դուք կարող եք փոխել մուտքերը, դա կհանգեցնի ելքային ազդանշանի շրջմանը:

5.3. Չափիչ ազդանշանների փոխարկում

Տեղեկատվական և չափիչ տեխնոլոգիաներում, անալոգային չափման փոխակերպումներ իրականացնելիս, հաճախ անհրաժեշտ է էլեկտրական միացումներ կատարել չափիչ սխեմայի երկու կամ ավելի կետերի միջև, որպեսզի առաջանա անհրաժեշտ անցողիկ գործընթացը, ցրվի ռեակտիվ տարրի կողմից կուտակված էներգիան (օրինակ. լիցքաթափել կոնդենսատորը), միացնել չափիչ սխեմայի էներգիայի աղբյուրը, միացնել անալոգային բջջային հիշողությունը, նմուշառման ընթացքում շարունակական գործընթացի նմուշ վերցնել և այլն: Բացի այդ, շատ չափիչ գործիքներ հաջորդաբար չափման փոխակերպումներ են իրականացնում մեծ թվով էլեկտրական սարքերի վրա: տարածության մեջ բաշխված քանակություններ. Վերոնշյալն իրականացնելու համար օգտագործվում են չափիչ կոմուտատորներ և չափիչ բանալիներ:

Չափիչ անջատիչը սարք է, որը փոխակերպում է տարածականորեն առանձնացված անալոգային ազդանշանները ժամանակով առանձնացված ազդանշանների և հակառակը:

Անալոգային ազդանշանի չափիչ անջատիչները բնութագրվում են հետևյալ պարամետրերով.

փոխարկված քանակությունների դինամիկ միջակայք;

փոխանցման գործակիցի սխալ;

արագություն (անջատման հաճախականություն կամ մեկ անջատման գործողություն կատարելու համար պահանջվող ժամանակը);

անջատված ազդանշանների քանակը;

անջատիչների քանակի սահմանափակում (կոնտակտային չափիչ ստեղներով անջատիչների համար):

Կախված կոմուտատորում օգտագործվող չափիչ ստեղների տեսակից կոնտակտային և անկոնտակտ անջատիչներ.

Չափիչ անջատիչը երկու տերմինալային ցանց է՝ ընթացիկ-լարման բնութագրի հստակ արտահայտված ոչ գծայինությամբ: Բանալու անցումը մի վիճակից (փակ) մյուսին (բաց) կատարվում է կառավարման տարրի միջոցով:

5.4. Անալոգային թվային փոխարկում

Անալոգային թվային փոխարկումը չափման ընթացակարգի անբաժանելի մասն է: Գործիքները նշելիս այս գործողությունը համապատասխանում է փորձարարի կողմից թվային արդյունքի ընթերցմանը: Թվային և պրոցեսորի վրա հիմնված չափիչ գործիքներում անալոգային թվային փոխարկումն իրականացվում է ավտոմատ կերպով, և արդյունքը կա՛մ ուղարկվում է անմիջապես էկրանին, կա՛մ մուտքագրվում պրոցեսոր՝ թվային ձևով հետագա չափումների փոխարկումները կատարելու համար:

Չափումների մեջ անալոգային-թվային փոխակերպման մեթոդները մշակվել են խորը և մանրակրկիտ և հանգում են նրան, որ ներածման ազդեցության ակնթարթային արժեքները ներկայացնեն ժամանակի ֆիքսված պահերին համապատասխան կոդի համադրությամբ (թիվ): Անալոգային-թվային փոխակերպման ֆիզիկական հիմքը մուտքն ու համեմատությունն է ֆիքսված հղման մակարդակների հետ: Առավել լայնորեն օգտագործվող ADC-ներն են բիթ առ բիթ կոդավորումը, հաջորդական հաշվումը, հետևելու հավասարակշռումը և մի քանիսը: Անալոգային-թվային փոխակերպման մեթոդաբանության խնդիրները, որոնք կապված են առաջիկա տարիներին ADC-ների և թվային չափումների զարգացման միտումների հետ, մասնավորապես, ներառում են.

Ընթերցանության անորոշության վերացում ամենաարագ համընկնող ADC-ներում, որոնք գնալով ավելի լայն տարածում են ստանում ինտեգրված տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ.

Սխալների հանդուրժողականության ձեռքբերում և ADC-ների չափագիտական ​​բնութագրերի բարելավում՝ հիմնված ավելորդ Ֆիբոնաչիի թվային համակարգի վրա.

Վիճակագրական փորձարկման մեթոդի անալոգային-թվային փոխակերպման հայտ:

5.4.1 Թվային-անալոգային և անալոգային-թվային փոխարկիչներ

Թվային-անալոգային (DAC) և անալոգային-թվային փոխարկիչները (ADC) ավտոմատ կառավարման և կարգավորման համակարգերի անբաժանելի մասն են: Բացի այդ, քանի որ չափված ֆիզիկական մեծությունների ճնշող մեծամասնությունը անալոգային է, և դրանց մշակումը, նշումը և գրանցումը, որպես կանոն, իրականացվում են թվային մեթոդներով, DAC-ները և ADC-ները լայն կիրառություն են գտել ավտոմատ չափիչ գործիքներում: Այսպիսով, DAC-ները և ADC-ները թվային չափիչ գործիքների (վոլտմետրեր, օսցիլոսկոպներ, սպեկտրի անալիզատորներ, հարաբերակցիչներ և այլն), ծրագրավորվող սնուցման սարքերի, կաթոդային խողովակի ցուցադրիչների, պլոտտերների, մոնիտորինգի տարրերի և միկրոսխեմաների տեղակայման ռադարային համակարգերի մաս և կարևոր բաղադրիչներ են։ տարբեր կերպափոխիչներ և գեներատորներ, համակարգչային տեղեկատվության մուտքային/ելքային սարքեր: DAC-ների և ADC-ների օգտագործման լայն հեռանկարներ են բացվում հեռաչափության և հեռուստատեսության ոլորտում: Փոքր չափի և համեմատաբար էժան DAC-ների և ADC-ների սերիական արտադրությունը հնարավորություն կտա գիտության և տեխնոլոգիայի մեջ դիսկրետ շարունակական փոխակերպման մեթոդների էլ ավելի լայն կիրառման համար:

Գոյություն ունեն DAC-ների և ADC-ների նախագծման և տեխնոլոգիական նախագծման երեք տեսակ՝ մոդուլային, հիբրիդային և ինտեգրված: Միևնույն ժամանակ, DAC և ADC ինտեգրալ սխեմաների (IC-ների) արտադրության մասնաբաժինը դրանց արտադրության ընդհանուր ծավալում շարունակաբար աճում է, ինչին մեծապես նպաստում է միկրոպրոցեսորների և տվյալների մշակման թվային մեթոդների համատարած օգտագործումը: DAC-ը սարք է, որն արտադրում է ելքային անալոգային ազդանշան (լարման կամ հոսանքի) համամասնական մուտքային թվային ազդանշանին: Այս դեպքում ելքային ազդանշանի արժեքը կախված է հղման լարման U op արժեքից, որը որոշում է ելքային ազդանշանի ամբողջական մասշտաբը։ Եթե ​​դուք օգտագործում եք որևէ անալոգային ազդանշան որպես հղման լարման, ապա DAC-ի ելքային ազդանշանը համաչափ կլինի մուտքագրման թվային և արտադրյալին: անալոգայինազդանշաններ ADC-ում թվային կոդը ելքի վրա որոշվում է փոխարկված մուտքային անալոգային ազդանշանի հարաբերակցությամբ ամբողջ մասշտաբին համապատասխանող հղման ազդանշանին: Այս հարաբերությունը ճիշտ է նաև, եթե հղումային ազդանշանը փոխվում է ըստ որևէ օրենքի: ADC-ն կարելի է դիտարկել որպես թվային ելքով հարաբերակցության մետր կամ լարման բաժանարար:

5.4.2. Գործառնական սկզբունքները, հիմնական տարրերը և ADC-ի բլոկային դիագրամները

Ներկայումս ADC-ների մեծ թվով տեսակներ են մշակվել՝ բավարարելու տարբեր պահանջներ: Որոշ դեպքերում գերակշռող պահանջը բարձր ճշգրտությունն է, որոշ դեպքերում՝ փոխակերպման արագությունը։

Գործողության սկզբունքի համաձայն՝ ADC-ների բոլոր գոյություն ունեցող տեսակները կարելի է բաժանել երկու խմբի՝ ADC-ներ՝ մուտքային փոխարկված ազդանշանի համեմատությամբ՝ դիսկրետ լարման մակարդակներով և ADC-ներ՝ ինտեգրացիոն տիպի:

ADC-ն, որը փոխակերպվող մուտքային ազդանշանը համեմատում է դիսկրետ լարման մակարդակների, օգտագործում է փոխակերպման գործընթաց, որն ըստ էության առաջացնում է համապատասխան թվային կոդերին համարժեք լարման մակարդակներ և համեմատում է այդ լարման մակարդակները մուտքային լարման հետ՝ որոշելու մուտքային ազդանշանի թվային համարժեքը: Այս դեպքում լարման մակարդակները կարող են ձևավորվել միաժամանակ, հաջորդաբար կամ համակցված:

Սերիական հաշվարկ ADCաստիճանավոր սղոցավոր լարմամբ ամենապարզ փոխարկիչներից է (նկ. 5.12):

«Սկսել» ազդանշանը հաշվիչը դնում է զրոյական վիճակի, որից հետո, քանի որ ժամացույցի իմպուլսները հաճախականությամբ հասնում են դրա մուտքին։ զ տ DAC-ի ելքային լարումը աստիճանաբար աճում է գծային:

Երբ U-ի դուրս լարումը հասնում է U-ի արժեքին, համեմատական ​​սխեման դադարում է հաշվիչում իմպուլսների հաշվումը, և վերջինիս ելքերի ծածկագիրը մուտքագրվում է հիշողության ռեգիստր: Նման ADC-ների բիթերի խորությունը և լուծումը որոշվում է դրա ներսում օգտագործվող DAC-ի բիթերի խորությամբ և լուծաչափով: Փոխակերպման ժամանակը կախված է փոխարկվող մուտքային լարման մակարդակից: Լրիվ մասշտաբի արժեքին համապատասխան մուտքային լարման համար MF-ը պետք է լրացվի և միևնույն ժամանակ այն պետք է ստեղծի ամբողջական մասշտաբի ծածկագիր DAC մուտքի մոտ: Սա պահանջում է n-bit DAC-ի համար ժամացույցի ժամանակաշրջանի (2 n - 1) անգամ փոխակերպման ժամանակ: Անալոգից թվային արագ փոխակերպման համար նման ADC-ների օգտագործումն անիրագործելի է:

IN հետևել ADC-ին(Նկար 5.13) գումարման հաշվիչը փոխարինվում է հակադարձ հաշվիչով RSch՝ մուտքային լարման փոփոխությանը հետևելու համար: CV-ի ելքային ազդանշանը որոշում է հաշվման ուղղությունը՝ կախված նրանից, թե արդյոք ADC-ի մուտքային լարումը գերազանցում է DAC-ի ելքային լարումը, թե ոչ:

Նախքան չափումները սկսելը, ՌԴ հաճախականությունը սահմանվում է սանդղակի կեսին (01 ... 1) համապատասխան վիճակի: Հետևող ADC-ի փոխակերպման առաջին ցիկլը նման է սերիական հաշվառման ADC-ի փոխակերպման ցիկլին: Հետագայում փոխակերպման ցիկլերը զգալիորեն կկրճատվեն, քանի որ այս ADC-ն կարողանում է հետևել մուտքային ազդանշանի փոքր շեղումներին մի քանի ժամացույցի ընթացքում՝ ավելացնելով կամ նվազեցնելով ՌԴ հաճախականության կառավարման միավորում գրանցված իմպուլսների քանակը՝ կախված անհամապատասխանության նշանից։ փոխարկված լարման Uin-ի և DAC-ի ելքային լարման ընթացիկ արժեքը:

Հաջորդական մոտավոր ADC (բիթային հավասարակշռում)գտել են առավել լայն կիրառություն՝ իրենց բավականին պարզ իրականացման շնորհիվ՝ միաժամանակ ապահովելով բարձր լուծաչափություն, ճշգրտություն և արագություն, նրանք ունեն մի փոքր ավելի ցածր կատարողականություն, բայց զգալիորեն ավելի բարձր թույլատրելիություն՝ համեմատած ADC-ների հետ, որոնք իրականացնում են զուգահեռ փոխակերպման մեթոդը:

Գործողությունը բարձրացնելու համար որպես հսկիչ սարք օգտագործվում է իմպուլսային դիստրիբյուտորը և հաջորդական մոտարկման ռեգիստրը: Մուտքային լարումը համեմատվում է հղման լարման (DAC հետադարձ լարման) հետ՝ սկսած գեներացված երկուական կոդի ամենակարևոր բիթին համապատասխանող արժեքից։

ADC-ն RI-ի միջոցով գործարկելիս RPP-ն դրվում է սկզբնական վիճակի.

1000. . .0. Այս դեպքում DAC-ի ելքում առաջանում է փոխակերպման միջակայքի կեսին համապատասխան լարում, որն ապահովվում է նրա ամենակարևոր բիթը միացնելով: Եթե ​​մուտքային ազդանշանը փոքր է DAC-ից ստացվող ազդանշանից, ապա հաջորդ ժամացույցի ցիկլում 0100 կոդը ստեղծվում է DAC-ի թվային մուտքերում RPP-ի միջոցով: . 0, որը համապատասխանում է 2-րդ առավել նշանակալից թվանշանի ընդգրկմանը: Արդյունքում, DAC-ի ելքային ազդանշանը կրկնակի կրճատվում է:

Եթե ​​մուտքային ազդանշանը գերազանցում է DAC-ից ստացվող ազդանշանը, ապա հաջորդ ժամացույցի ցիկլում ապահովվում է DAC-ի թվային մուտքերում 0110 ... 0 կոդի ձևավորումը և լրացուցիչ 3-րդ բիտի ընդգրկումը: Այս դեպքում մեկուկես անգամ ավելացած DAC-ի ելքային լարումը կրկին համեմատվում է մուտքային լարման հետ և այլն։Նկարագրված կարգը կրկնվում է։ nանգամ (որտեղ n- ADC բիթերի քանակը):

Արդյունքում, DAC-ի ելքում կստեղծվի լարում, որը մուտքից տարբերվում է DAC-ի ամենաքիչ նշանակալի թվանշանի ոչ ավելի, քան մեկ միավորով: Փոխակերպման արդյունքը վերցված է RPP-ի ելքից:

Այս սխեմայի առավելությունը բազմաբիթ (մինչև 12 բիթ և ավելի բարձր) համեմատաբար բարձր արագությամբ փոխարկիչներ կառուցելու ունակությունն է (մի քանի հարյուր նանվայրկյան կարգի փոխակերպման ժամանակով):

ADC-ում ուղղակի ընթերցում (զուգահեռ տեսակ)(նկ. 5.15) մուտքային ազդանշանը միաժամանակ կիրառվում է բոլոր լարման տրանսֆորմատորների մուտքերի վրա, համարը. մորը որոշվում է ADC բիթերի հզորությամբ և հավասար է m = 2 n - 1, որտեղ n-ը ADC բիթերի թիվն է: Յուրաքանչյուր CV-ում ազդանշանը համեմատվում է հղման լարման հետ, որը համապատասխանում է որոշակի լիցքաթափման քաշին և հանվում է ռեզիստորի բաժանարարի հանգույցներից, որը սնուցվում է հղման լարումից:

CV-ի ելքային ազդանշանները մշակվում են տրամաբանական ապակոդավորիչով, որն արտադրում է զուգահեռ կոդ, որը մուտքային լարման թվային համարժեքն է։ Նման ADC-ներն ունեն ամենաբարձր արդյունավետությունը: Նման ADC-ների թերությունն այն է, որ բիթերի խորության մեծացման հետ մեկտեղ պահանջվող տարրերի թիվը գործնականում կրկնապատկվում է, ինչը դժվարացնում է այս տեսակի բազմաբիթ ADC-ների կառուցումը: Փոխակերպման ճշգրտությունը սահմանափակվում է լարման փոխարկիչի և ռեզիստորի բաժանարարի ճշգրտությամբ և կայունությամբ: Բարձր արագությամբ բիթերի խորությունը մեծացնելու համար իրականացվում են երկաստիճան ADC-ներ, որոնցում ելքային կոդի ցածր կարգի բիթերը հանվում են DS-ի երկրորդ փուլի ելքերից, իսկ ամենակարևոր բիթերը հանվում են ելքերից: առաջին փուլի ԴՍ-ի.

ADC զարկերակային լայնության մոդուլյացիայով (մեկ ցիկլի ինտեգրում)

ADC-ն բնութագրվում է նրանով, որ Uin մուտքային անալոգային ազդանշանի մակարդակը վերածվում է իմպուլսի, որի տեւողությունը t իմպուլսը ֆունկցիա է մուտքային ազդանշանի արժեքից և վերածվում է թվային ձևի՝ հաշվելով ժամանակաշրջանների քանակը։ հղման հաճախականությունը, որը տեղավորվում է զարկերակի սկզբի և վերջի միջև: Ինտեգրատորի ելքային լարումը միացման ազդեցության տակ

կիրառվել է դրա մուտքագրման վրա U op փոխվում է զրոյական մակարդակից արագությամբ

Այն պահին, երբ ինտեգրատորի ելքային լարումը հավասարվում է Uin մուտքային լարմանը, գործարկվում է CV-ն, որի արդյունքում ավարտվում է իմպուլսի տևողության ձևավորումը, որի ընթացքում հղման հաճախականության ժամանակաշրջանների քանակը հաշվվում է ADC հաշվիչներ. Զարկերակային տեւողությունը որոշվում է այն ժամանակով, որի ընթացքում U լարումը զրոյական մակարդակից փոխվում է U.

Այս փոխարկիչի առավելությունը նրա պարզությունն է, իսկ թերությունները՝ համեմատաբար ցածր արագությունն ու ցածր ճշգրտությունը։

1. Որոնք են սարքը, աշխատանքի սկզբունքը և կիրառումը.

ա) ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչներ;

Ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչներն այն փոխարկիչներն են, որոնցում ելքային ազդանշանը տատանվում է՝ կախված փոխարկիչի լույսի հոսքից: Ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչները կամ, ինչպես մենք դրանք ապագայում կանվանենք, ֆոտոբջիջները բաժանվում են երեք տեսակի.

1) ֆոտոէֆեկտներ արտաքին ֆոտոէֆեկտով

Դրանք վակուումային կամ գազով լցված գնդաձև ապակյա բալոններ են, որոնց ներքին մակերեսին քսված է լուսազգայուն նյութի շերտ՝ կազմելով կաթոդ։ Անոդը պատրաստված է նիկելային մետաղալարից օղակի կամ ցանցի տեսքով։ Մթնած վիճակում մուգ հոսանք է անցնում ֆոտոցելով էլեկտրոդների միջև ջերմային արտանետման և արտահոսքի հետևանքով: Լուսավորվելիս ֆոտոկաթոդը լույսի ֆոտոնների ազդեցության տակ ընդօրինակում է էլեկտրոնները։ Եթե ​​լարումը կիրառվում է անոդի և կաթոդի միջև, այդ էլեկտրոնները ստեղծում են էլեկտրական հոսանք: Երբ փոխվում է էլեկտրական սխեմային միացված ֆոտոբջիջի լուսավորությունը, այս շղթայում ֆոտոհոսանքը համապատասխանաբար փոխվում է:

2) ֆոտոէֆեկտներ ներքին ֆոտոէֆեկտով

Դրանք կոնտակտներով միատարր կիսահաղորդչային վաֆլի են, օրինակ՝ պատրաստված կադմիումի սելենիդից, որը փոխում է իր դիմադրողականությունը լուսային հոսքի ազդեցության տակ։ Ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը բաղկացած է ազատ էլեկտրոնների տեսքից, որոնք դուրս են մղվել լույսի քվանտների կողմից ատոմների էլեկտրոնային ուղեծրերից, որոնք ազատ են մնում նյութի ներսում: Ազատ էլեկտրոնների հայտնվելը նյութում, ինչպիսին է կիսահաղորդիչը, համարժեք է էլեկտրական դիմադրության նվազմանը: Ֆոտոռեզիստորներն ունեն բարձր զգայունություն և գծային հոսանքի-լարման հատկանիշ (վոլտ-ամպեր բնութագրիչ), այսինքն. դրանց դիմադրությունը կախված չէ կիրառվող լարումից:

3) ֆոտովոլտային փոխարկիչներ.

Այս կերպափոխիչները ակտիվ լուսազգայուն կիսահաղորդիչներ են, որոնք լուսաէլեկտրական էֆեկտների պատճառով լույսը կլանում են պատնեշի շերտում, ստեղծում են ազատ էլեկտրոններ և էմֆ։

Ֆոտոդիոդը (PD) կարող է գործել երկու ռեժիմով՝ ֆոտոդիոդ և գեներատոր (փական): Ֆոտոտրանզիստորը երկու կամ ավելի p-հանգույցներով ճառագայթային էներգիայի կիսահաղորդչային ընդունիչ է, որում միացված են ֆոտոդիոդը և ֆոտոհոսանքի ուժեղացուցիչը։

Ֆոտոտրանզիստորները, ինչպես ֆոտոդիոդները, օգտագործվում են լուսային ազդանշանները էլեկտրական ազդանշանների վերածելու համար։

բ) կոնդենսիվ փոխարկիչներ.

Հզոր փոխարկիչը կոնդենսատոր է, որի հզորությունը փոխվում է չափվող ոչ էլեկտրական մեծության ազդեցության տակ: Որպես կոնդենսիվ փոխարկիչ լայնորեն օգտագործվում է հարթ կոնդենսատորը, որի հզորությունը կարող է արտահայտվել C = e0eS/5 բանաձևով, որտեղ e0-ը օդի դիէլեկտրական հաստատունն է (e0 = 8.85 10"12F/m; e-ն հարաբերական դիէլեկտրիկն է: միջավայրի հաստատուն կոնդենսատորի թիթեղների միջև; S- երեսպատման տարածք; 5-հեռավորություն երեսպատման միջև)

Քանի որ չափված ոչ էլեկտրական մեծությունը կարող է ֆունկցիոնալորեն կապված լինել այս պարամետրերից որևէ մեկի հետ, կոնդենսիվ փոխարկիչների դիզայնը կարող է շատ տարբեր լինել՝ կախված կիրառությունից: Հեղուկ և հատիկավոր մարմինների մակարդակները չափելու համար օգտագործվում են գլանաձև կամ հարթ կոնդենսատորներ. փոքր տեղաշարժերի, արագ փոփոխվող ուժերի և ճնշումների չափման համար՝ դիֆերենցիալ կոնդենսիվ փոխարկիչներ՝ թիթեղների միջև փոփոխական բացվածքով: Դիտարկենք տարբեր ոչ էլեկտրական մեծություններ չափելու համար կոնդենսիվ փոխարկիչների օգտագործման սկզբունքը։

գ) ջերմային փոխարկիչներ;

Ջերմափոխանակիչը հոսանք ունեցող հաղորդիչ կամ կիսահաղորդիչ է, բարձր ջերմաստիճանի գործակիցով, շրջակա միջավայրի հետ ջերմափոխանակության մեջ։ Ջերմափոխանակման մի քանի եղանակ կա՝ կոնվեկցիա; շրջակա միջավայրի ջերմային հաղորդունակություն; ինքնին հաղորդիչի ջերմային հաղորդունակությունը; ճառագայթում.

Հաղորդավարի և շրջակա միջավայրի միջև ջերմափոխանակության ինտենսիվությունը կախված է հետևյալ գործոններից՝ գազի կամ հեղուկ միջավայրի արագությունից; միջավայրի ֆիզիկական հատկություններ (խտություն, ջերմային հաղորդունակություն, մածուցիկություն); մթնոլորտային ջերմաստիճան; հաղորդիչի երկրաչափական չափերը. Հաղորդավարի ջերմաստիճանի և, հետևաբար, դիմադրության այս կախվածությունը թվարկված գործոններից կարող է լինել

օգտագործվում է գազի կամ հեղուկ միջավայրը բնութագրող տարբեր ոչ էլեկտրական մեծություններ՝ ջերմաստիճան, արագություն, կոնցենտրացիան, խտություն (վակուում) չափելու համար։

դ) իոնացման փոխարկիչներ.

Իոնացման փոխարկիչներն այն փոխարկիչներն են, որոնցում չափված ոչ էլեկտրական մեծությունը ֆունկցիոնալորեն կապված է գազային միջավայրի էլեկտրոնային և իոնային հաղորդունակության հոսանքի հետ։ Էլեկտրոնների և իոնների հոսքը ստացվում է իոնացման կերպափոխիչներում՝ կա՛մ այս կամ այն ​​իոնացնող նյութի ազդեցությամբ գազային միջավայրի իոնացմամբ, կա՛մ թերմիոնիկ արտանետմամբ, կա՛մ գազային միջավայրի մոլեկուլները էլեկտրոններով ռմբակոծելով և այլն։

Ցանկացած իոնացման փոխարկիչի պարտադիր տարրերն են աղբյուրը և ճառագայթման ընդունիչը:

ե) ռեոստատիկ կերպափոխիչներ;

Ռեոստատի փոխարկիչը ռեոստատ է, որի շարժիչը շարժվում է չափվող ոչ էլեկտրական մեծության ազդեցության տակ։ Մեկուսիչ նյութից պատրաստված շրջանակի վրա մետաղալար է փաթաթված միատեսակ հարթության վրա: Շրջանակի վերին եզրագծի մետաղալարերի մեկուսացումը մաքրվում է, և խոզանակը սահում է մետաղի երկայնքով: Լրացուցիչ խոզանակը սահում է սահող օղակի երկայնքով: Երկու խոզանակները մեկուսացված են շարժիչի գլանից: Ռեոստատիկ փոխարկիչները պատրաստվում են ինչպես շրջանակի վրա մետաղալարով, այնպես էլ ռեոխորդ տեսակի: Որպես մետաղալարային նյութեր օգտագործվում են նիկրոմի, մանգանինի, կոնստանտանի և այլն: Կրիտիկական դեպքերում, երբ կոնտակտային մակերեսների մաշվածության դիմադրության պահանջները շատ բարձր են կամ երբ շփման ճնշումը շատ ցածր է, օգտագործվում են պլատինի համաձուլվածքներ իրիդիումով, պալադիումով և այլն: . Ռեոստատի մետաղալարը պետք է պատված լինի էմալով կամ օքսիդների շերտով՝ հարակից պտույտները միմյանցից մեկուսացնելու համար: Շարժիչները պատրաստված են երկու կամ երեք մետաղալարից (պլատին իրիդիումով) 0,003...0,005 Ն շփման ճնշմամբ կամ թիթեղային (արծաթ, ֆոսֆոր բրոնզ) 0,05...0,1 Ն ուժով։ վերքի մետաղալարը փայլեցված է; Կոնտակտային մակերեսի լայնությունը հավասար է երկու-երեք մետաղալարերի տրամագծին: Ռեոստատիկ փոխարկիչի շրջանակը պատրաստված է տեքստոլիտից, պլաստիկից կամ ալյումինից, որը պատված է մեկուսիչ լաքով կամ օքսիդ թաղանթով: Շրջանակների ձևերը բազմազան են. Ռեոստատիկ փոխարկիչների ռեակտիվությունը շատ փոքր է և սովորաբար կարող է անտեսվել աուդիո տիրույթում գտնվող հաճախականությունների դեպքում:

Ռեոստատիկ փոխարկիչները կարող են օգտագործվել թրթռումների արագացումները և թրթռումների տեղաշարժերը չափելու համար սահմանափակ հաճախականության միջակայքով:

զ) լարման չափիչ փոխարկիչներ.

Լարվածության չափիչ փոխարկիչը (լարվածության չափիչ) հաղորդիչ է, որը փոխում է իր դիմադրությունը, երբ ենթարկվում է առաձգական կամ սեղմման դեֆորմացման: Հաղորդավար I-ի երկարությունը և S հատման տարածքը փոխվում են նրա դեֆորմացմամբ։ Բյուրեղային ցանցի այս դեֆորմացիաները հանգեցնում են p հաղորդիչի դիմադրողականության փոփոխության և, հետևաբար, ընդհանուր դիմադրության փոփոխության։

Կիրառում. դեֆորմացիաների և մեխանիկական սթրեսների, ինչպես նաև այլ ստատիկ և դինամիկ մեխանիկական մեծությունների չափման համար, որոնք համաչափ են օժանդակ առաձգական տարրի դեֆորմացիային (աղբյուր), ինչպիսիք են ճանապարհը, արագացումը, ուժը, ճկումը կամ ոլորող մոմենտը, գազի կամ հեղուկի ճնշումը, և այլն: Այս չափված մեծություններից կարելի է որոշել ստացված մեծությունները, օրինակ՝ զանգվածը (քաշը), տանկերի լցման աստիճանը և այլն։ Թղթի վրա հիմնված մետաղալարերի լարման չափիչները, ինչպես նաև փայլաթիթեղը և թաղանթը, օգտագործվում են 0,005... 0,02-ից մինչև 1,5...2% հարաբերական լարումները չափելու համար: Չամրացված մետաղալարերի լարման չափիչները կարող են օգտագործվել մինչև 6 ... 10% լարվածությունը չափելու համար: Լարվածության չափիչները գործնականում զերծ են իներցիայից և օգտագործվում են 0... 100 կՀց հաճախականության տիրույթում:

է) ինդուկտիվ փոխարկիչներ.

Ինդուկտիվ չափիչ փոխարկիչները նախատեսված են դիրքը (տեղաշարժը) էլեկտրական ազդանշանի վերածելու համար: Դրանք առավել կոմպակտ, աղմուկի դիմացկուն, հուսալի և տնտեսող չափիչ փոխարկիչներն են՝ մեխանիկական և գործիքային ճարտարագիտության մեջ գծային չափումների ավտոմատացման խնդիրների լուծման համար:

Ինդուկտիվ փոխարկիչը բաղկացած է պատյանից, որի մեջ պտտվող ուղեցույցների վրա դրված է spindle, որի առջևի ծայրում կա չափիչ ծայր, իսկ հետևի ծայրում՝ արմատուրա։ Ուղեցույցը պաշտպանված է արտաքին ազդեցություններից ռետինե բռունցքով: Ափին միացված խարիսխը գտնվում է մարմնի մեջ ամրացված կծիկի ներսում։ Իր հերթին, կծիկի ոլորունները էլեկտրականորեն միացված են պատյանում ամրացված մալուխին և պաշտպանված ոլորաններից կոնաձև զսպանակով: Մալուխի ազատ ծայրում կա միակցիչ, որն օգտագործվում է փոխարկիչը երկրորդական սարքին միացնելու համար: Մարմինը և լիսեռը պատրաստված են կարծրացած չժանգոտվող պողպատից: Արմատուրան spindle-ին միացնող ադապտերը բաղկացած է տիտանի համաձուլվածքից: Չափիչ ուժը ստեղծող զսպանակը կենտրոնացած է, որը վերացնում է շփումը, երբ spindle-ը շարժվում է: Փոխակերպիչի այս դիզայնը ապահովում է, որ պատահական սխալը և ընթերցման տատանումները կրճատվում են մինչև 0,1 մկմ:

Ինդուկտիվ փոխարկիչները լայնորեն օգտագործվում են հիմնականում գծային և անկյունային տեղաշարժերը չափելու համար։

ը) մագնիսառաձգական փոխարկիչներ.

Magnetoelastic transducers-ը էլեկտրամագնիսական փոխարկիչների տեսակ է: Դրանք հիմնված են ֆերոմագնիսական մարմինների մագնիսական թափանցելիության μ փոփոխությունների երևույթի վրա՝ կախված դրանցում առաջացող σ մեխանիկական սթրեսներից՝ կապված ֆերոմագնիսական մարմինների վրա մեխանիկական ուժերի P (առաձգական, սեղմող, ճկվող, ոլորող) ազդեցության հետ: Ֆեռոմագնիսական միջուկի մագնիսական թափանցելիության փոփոխությունը առաջացնում է միջուկի RM-ի մագնիսական դիմադրության փոփոխություն: RM-ի փոփոխությունը հանգեցնում է միջուկի վրա տեղակայված կծիկի L-ի ինդուկտիվության փոփոխության: Այսպիսով, մագնիսառաձգական փոխարկիչում ունենք փոխակերպումների հետևյալ շղթան.

Р -> ս -> մ -> Rm -> L.

Magnetoelastic կերպափոխիչները կարող են ունենալ երկու ոլորուն (տրանսֆորմատորի տեսակ): Մագնիսական թափանցելիության փոփոխության պատճառով ուժի ազդեցության տակ փոխվում է փոխադարձ ինդուկտիվությունը M ոլորունների և երկրորդական ոլորուն E-ի ինդուկտիվ էմֆ-ի միջև: Փոխակերպման շղթան այս դեպքում ունի ձև.

P -> σ -> μ -> Rm -> M -> E.

Մեխանիկական դեֆորմացիաների ազդեցության տակ ֆերոմագնիսական նյութերի մագնիսական հատկությունների փոփոխման ազդեցությունը կոչվում է մագնիտոառաձգական ազդեցություն։

Օգտագործվում են մագնիսական առաձգական փոխարկիչներ.

Բարձր ճնշումները չափելու համար (ավելի քան 10 Ն/մմ2 կամ 100 կգ/սմ2), քանի որ դրանք ուղղակիորեն զգում են ճնշումը և չեն պահանջում լրացուցիչ փոխարկիչներ.

Ուժը չափելու համար. Այս դեպքում սարքի չափման սահմանը որոշվում է մագնիսական առաձգական փոխարկիչի տարածքով: Այս կերպափոխիչները ուժի ազդեցության տակ շատ փոքր դեֆորմացվում են: Այո, երբ լ= 50 մմ, △ լ < 10 мкм они имеют высо­кую жесткость и собственную частоту до 20... 50 кГц. Допустимые напряжения в материале магнитоупругого преобразователя не дол­жны превышать 40 Н/мм2 .

թ) էլեկտրոլիտիկ դիմադրության փոխարկիչներ.

Էլեկտրոլիտիկ փոխարկիչները էլեկտրաքիմիական փոխարկիչների տեսակ են: Ընդհանուր դեպքում էլեկտրաքիմիական փոխարկիչը էլեկտրոլիտիկ բջիջ է, որը լցված է իր մեջ տեղադրված էլեկտրոդներով լուծույթով, որոնք ծառայում են փոխարկիչը չափիչ շղթային միացնելու համար։ Որպես էլեկտրական շղթայի տարր՝ էլեկտրոլիտիկ բջիջը կարող է բնութագրվել իր ձևավորվող էմֆ-ով, անցող հոսանքից լարման անկմամբ, դիմադրությամբ, հզորությամբ և ինդուկտիվությամբ: Մեկուսացնելով այս էլեկտրական պարամետրերի և չափված ոչ էլեկտրական մեծության միջև կապը, ինչպես նաև ճնշելով այլ գործոնների ազդեցությունը, հնարավոր է ստեղծել փոխարկիչներ հեղուկ և գազային միջավայրի բաղադրությունը և կոնցենտրացիան, ճնշումը, տեղաշարժը, արագությունը չափելու համար: արագացում և այլ մեծություններ: Բջջի էլեկտրական պարամետրերը կախված են լուծույթի և էլեկտրոդների բաղադրությունից, խցում քիմիական փոխակերպումներից, ջերմաստիճանից, լուծույթի շարժման արագությունից և այլն: Էլեկտրաքիմիական փոխարկիչների և ոչ էլեկտրական մեծությունների էլեկտրական պարամետրերի փոխհարաբերությունները որոշվում են էլեկտրաքիմիայի օրենքները.

Էլեկտրոլիտիկ փոխարկիչների շահագործման սկզբունքը հիմնված է էլեկտրոլիտիկ բջիջի դիմադրության կախվածության վրա էլեկտրոլիտի կազմից և կոնցենտրացիայից, ինչպես նաև բջիջի երկրաչափական չափերից: Էլեկտրոլիտիկ փոխարկիչի հեղուկ սյունակի դիմադրություն.

R = ρh/S = k/૪

որտեղ ૪= 1/ρ - էլեկտրոլիտի հատուկ հաղորդունակություն; k-ն փոխարկիչի հաստատունն է՝ կախված նրա երկրաչափական չափերի հարաբերակցությունից, որը սովորաբար որոշվում է փորձարարական եղանակով։