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파라메트릭 측정 변환기. 기능 변환기: 측정, 파라메트릭, 생성기

파라메트릭 측정 변환기. 기능 변환기: 측정, 파라메트릭, 생성기

가장 많이 사용되는 측정 장비의 주요 요소는 측정된 물리량(입력량)을 추가 처리에 편리한 전기적 측정 정보 신호(출력량)로 변환하는 것이 목적인 기본 측정 변환기입니다.

1차 변환기는 파라메트릭 변환기와 발전기 변환기로 구분됩니다. 파라메트릭 변환기에서 출력 값은 전기 회로의 매개변수(저항, 인덕턴스, 커패시턴스 등)의 변화를 나타내며, 발전기 변환기에서 출력 값은 측정된 에너지에서 발생하는 EMF, 전류 또는 전하입니다. 값.

입력량이 압력, 힘 또는 토크인 다양한 종류의 측정 변환기가 있습니다. 일반적으로 이러한 변환기에서 입력량은 탄성 요소에 작용하여 변형을 일으키며, 이는 관찰자가 인지하는 신호(기계적 표시 장치) 또는 전기 신호로 변환됩니다.

대체로 변환기의 관성 특성은 탄성 요소의 고유 진동수에 의해 결정됩니다. 탄성 요소가 높을수록 변환기의 관성은 낮아집니다. 구조용 합금을 사용할 때 이러한 주파수의 최대값은 50~100kHz입니다. 결정질 재료(석영, 사파이어, 실리콘)는 특히 정밀한 변환기의 탄성 요소를 제조하는 데 사용됩니다.

저항성 변환기는 기계적, 열적, 빛, 자기 등 다양한 물리적 특성의 영향으로 인해 발생할 수 있는 전기 저항의 변화가 출력 값인 파라메트릭 변환기입니다.

전위차 변환기는 측정된 값(입력 값)의 영향을 받아 엔진이 움직이는 가변 저항입니다. 출력량은 저항입니다.

전위차 변환기는 레벨 게이지, 센서(예: 압력)에서 제어 요소(선형 및 각도)의 위치를 측정하여 탄성 감지 요소의 변형을 측정하는 데 사용됩니다. 전위차 변환기의 장점은 큰 출력 신호, 도량형 특성의 안정성, 높은 정확도 및 미미한 온도 오류입니다. 가장 큰 단점은 좁은 주파수 범위(수십 헤르츠)입니다.

스트레인 게이지의 작동은 기계적 변형(스트레인 효과) 동안 도체와 반도체의 저항 변화를 기반으로 합니다. 와이어(또는 호일) 스트레인 게이지는 직경 0.02~0.05mm의 지그재그 모양으로 구부러진 얇은 와이어 또는 두께 4~12미크론(그리드)의 호일 테이프로 기판에 접착됩니다. 전기 절연 재료의. 리드아웃 구리 도체는 그리드의 끝 부분에 연결됩니다. 부품에 접착된 변환기는 표면층의 변형을 감지합니다.

부품과 구조물의 변형과 응력을 측정할 때 일반적으로 측정 채널을 교정할 가능성은 없으며 측정 오류는 2~10%입니다. 기본 측정 변환기에 스트레인 게이지를 사용하는 경우 교정을 통해 오류를 0.5~1%로 줄일 수 있습니다. 이 유형의 스트레인 게이지의 주요 단점은 작은 출력 신호입니다.

측정 변환기의 탄성에 민감한 요소의 작은 변형을 측정하기 위해 실리콘이나 사파이어로 만들어진 탄성 요소에 직접 성장한 반도체 스트레인 게이지가 사용됩니다.

최대 5kHz의 주파수로 동적 변형률을 측정할 때는 밑면이 10mm 이하인 와이어 또는 호일 스트레인 게이지를 사용해야 하며, 최대 변형률은 0.1%(반도체의 경우 0.02%)를 초과해서는 안 됩니다.

압전 변환기의 작용은 결정이 변형될 때 전하가 나타나는 것을 기반으로 합니다(직접 압전 효과).

압전 변환기는 빠르게 변하는 양(변환기의 고유 주파수가 200kHz에 도달)을 측정하는 기능을 제공하고 신뢰성이 높으며 전체 크기와 무게가 작습니다. 가장 큰 단점은 결정 표면의 전기 누출로 인해 천천히 변화하는 양을 측정하고 정적 교정을 수행하기 어렵다는 것입니다.

정전기 변환기는 유전 상수가 e인 매질에서 거리 d에 평행하게 위치한 면적 F를 갖는 두 개의 전극(플레이트)으로 개략적으로 나타낼 수 있습니다.

일반적으로 이러한 변환기는 출력 값이 커패시턴스의 변화(이 경우 용량성이라고 함)이고 입력 값은 간격 d 또는 영역 F를 변경하는 기계적 움직임이 될 수 있도록 설계되었습니다. 온도, 화학 성분 등의 변화로 인한 매체 e의 유전 상수 변화.

커패시턴스 외에도 EMF는 정전 변환기의 출력 값으로 사용됩니다. 전기장에 위치한 전극의 상호 움직임에 의해 생성됩니다(발전기 모드). 예를 들어 콘덴서 마이크는 발전기 모드에서 작동하여 음향 진동 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

정전기 변환기의 장점은 소음과 자체 발열이 없다는 것입니다. 그러나 간섭으로부터 보호하려면 연결 라인과 변환기 자체를 조심스럽게 차폐해야 합니다.

유도 변환기의 경우 출력 값은 인덕턴스의 변화이며 입력 값은 변환기의 개별 부품의 움직임으로 인해 자기 회로의 저항, 회로 간 상호 인덕턴스 등이 변화할 수 있습니다.

변환기의 장점은 특성의 선형성, 외부 영향, 충격 및 진동에 대한 출력 신호의 낮은 의존성입니다. 높은 감도. 단점 - 작은 출력 신호와 고주파 공급 전압이 필요합니다.

진동-주파수 변환기의 작동 원리는 장력이 변할 때 줄이나 얇은 다리의 고유 주파수가 변하는 것을 기반으로 합니다.

변환기의 입력량은 기계적 힘(또는 힘으로 변환된 양(압력, 토크 등))입니다. 점퍼에 연결된 탄성 요소로 인식됩니다.

시간이 지남에 따라 일정하거나 천천히 변화하는 양(주파수 100~150Hz 이하)을 측정할 때 진동-주파수 변환기를 사용할 수 있습니다. 이는 높은 정확도로 구별되며 주파수 신호는 노이즈 내성이 향상되는 것이 특징입니다.

광전 변환기는 광학 범위의 전자기파 물질과의 전파 및 상호 작용 법칙을 사용합니다.

변환기의 주요 요소는 방사선 수신기입니다. 가장 간단한 열 변환기는 입사되는 모든 복사 에너지를 온도로 변환하도록 설계되었습니다(통합 변환기).

광전 효과를 이용한 다양한 광전 변환기도 방사선 수신기로 사용됩니다. 광전 변환기는 선택적입니다. 상대적으로 좁은 파장 범위에서 높은 감도를 갖습니다. 예를 들어, 외부 광전 효과(빛의 영향을 받아 전자가 방출되는 현상)는 진공 및 가스로 채워진 광전지와 광전자 증배관에 사용됩니다.

진공 광전지는 내부 표면에 감광성 물질 층이 도포되어 음극을 형성하는 유리 실린더입니다. 양극은 금속 와이어의 링 또는 메쉬 형태로 만들어집니다. 음극이 조명되면 광 방출 전류가 발생합니다. 이러한 요소의 출력 전류는 수 마이크로암페어를 초과하지 않습니다. 가스로 채워진 광전지(불활성 가스 Ne, Ar, Kr, Xe가 충전에 사용됨)에서는 광전자에 의한 가스 이온화로 인해 출력 전류가 5~7배 증가합니다.

광전자 증배관에서 1차 광전류의 증폭은 2차 전자 방출의 결과로 발생합니다. 즉, 음극과 양극 사이에 설치된 2차 음극(방출체)에서 전자를 "녹아웃"합니다. 다단계 광전 증배관의 총 이득은 수십만 개에 달할 수 있으며 출력 전류는 1mA에 도달할 수 있습니다. 광전자 방출 현상은 실질적으로 관성이 없기 때문에 빠르게 변화하는 양을 측정할 때 광전자 증배관과 진공 소자를 사용할 수 있습니다.

압력 측정

전체 또는 정압을 측정하기 위해 수용 구멍이 있는 특수 수신기가 흐름에 배치되며, 이는 작은 직경의 튜브(공압 라인)를 통해 해당 기본 변환기 또는 측정 기기에 연결됩니다.

가장 간단한 전체 압력 수신기는 수직으로 절단된 끝이 있고 직각으로 구부러져 있으며 흐름 방향을 향하는 원통형 튜브입니다. 흐름 방향에 대한 수신기의 감도를 줄이기 위해(예: 약간의 소용돌이가 있는 흐름에서 측정할 때) 특수 수신기 설계가 사용됩니다. 예를 들어, 흐름이 있는 전체 압력 수신기(그림 3.3)는 마하 수에서 최대 45°의 베벨 각도에서 1% 이하의 측정 오류를 특징으로 합니다.<0,8.

채널 벽 근처의 정압을 측정할 때 직경 0.5~1mm의 수용 구멍이 벽(배수 구멍)에 직접 만들어집니다. 배수 부분에는 고르지 않은 부분이 없어야 하며, 구멍 가장자리에는 버가 없어야 합니다. 이러한 유형의 측정은 연소실, 디퓨저 및 노즐의 파이프와 채널의 흐름을 연구할 때 매우 일반적입니다.

쌀. 3.3. 전체 압력 수신기 다이어그램:

쌀. 3.4. 정압 수신기 다이어그램:

a - 쐐기 모양;

b - 디스크;

c - M £ 1.5에서 측정할 경우 L자형

흐름의 정압을 측정하기 위해 측면에 수용 구멍이 있는 L자형 튜브 형태의 수용기(그림 3.4)뿐만 아니라 쐐기형 및 디스크 수용기가 사용됩니다. 이 수신기는 아음속 및 낮은 초음속 속도에서 잘 작동합니다.

채널 단면의 압력 분포를 연구하기 위해 여러 수신기가 포함된 전체 및 정압 콤 또는 전체 및 정압 모두에 대한 수신기가 있는 결합형 콤이 널리 보급되었습니다. 복잡한 흐름 구조(연소실, 터보 기계의 블레이드 간 채널)가 있는 흐름에서 측정을 수행할 때 방향성 및 비방향성 압력 수신기가 사용되므로 전체 및 정압 값과 방향을 결정할 수 있습니다. 속도 벡터. 첫 번째는 2차원 흐름의 측정을 위해 설계되었으며 회전을 통해 국부 유속 벡터를 기준으로 특정 위치에 수신기를 설치할 수 있도록 설계되었습니다.

방향성이 없는 수신기에는 여러 개의 수용 구멍(5...7)이 장착되어 있으며, 이 구멍은 작은 직경(3...10mm)의 원통 또는 구의 벽에 만들어지거나 절단된 튜브 끝에 위치합니다. 특정 각도(직경 0.5...2 mm )가 단일 구조 단위로 결합됩니다(그림 3.5). 흐름이 수신기 주위로 흐르면서 특정 압력 분포가 형성됩니다. 수용 구멍을 사용하여 측정한 압력 값과 풍동 내 수용기의 예비 교정 결과를 사용하여 총 압력과 정압 값, 유속의 국지적 방향을 결정할 수 있습니다.

초음속 유속에서는 충격파가 압력 수신기 앞에서 발생하므로 측정 결과를 처리할 때 이를 고려해야 합니다. 예를 들어, 흐름의 정압 p와 직접 충격파 뒤의 총 압력 p*"의 측정 값에서 레일리 공식을 사용하여 숫자 M을 결정할 수 있으며, 그 다음의 총 압력 값은 흐름:

엔진과 그 요소를 테스트할 때 다양한 장비를 사용하여 압력(포인터 변형, 액체, 그룹 기록 압력 게이지)을 측정하므로 작업자는 실험 대상의 작동 모드를 제어할 수 있습니다. 정보 측정 시스템은 다양한 기본 변환기를 사용합니다. 일반적으로 압력 또는 압력 차이(예: 측정된 압력과 대기압, 완전 압력과 정적 압력 등)는 탄성 감지 요소(막)에 작용하며 변형이 전기 신호로 변환됩니다. . 대부분의 경우 일정하고 천천히 변하는 압력을 측정할 때는 유도 및 변형 감지 변환기가 사용되며 가변 압력을 측정할 때는 압전 크리스털 및 유도 변환기가 사용됩니다.

쌀. 3.5. 5채널 압력 수신기 다이어그램:

С x, С y, С z - 속도 벡터의 구성 요소. 파이 - 측정된 압력 값

그림의 예로서 그림 3.6은 Sapphire-22DD 변환기의 다이어그램을 보여줍니다. 이 유형의 변환기는 다양한 범위의 게이지 압력, 차압, 진공, 절대 압력, 게이지 압력 및 진공을 측정하도록 설계된 여러 가지 변형이 가능합니다. 탄성 감지 요소는 스퍼터링된 실리콘 스트레인 게이지가 있는 사파이어 멤브레인이 상단에 납땜된 금속 멤브레인 2입니다. 측정된 압력 차이는 두 개의 다이어프램 5로 구성된 블록에 작용합니다. 중심이 변위되면 로드 4를 사용하는 힘이 레버 3으로 전달되어 스트레인 게이지가 있는 멤브레인 2가 변형됩니다. 스트레인 게이지의 전기 신호는 전자 장치 4로 들어가고 여기서 통합 신호(직류 0...5 또는 0...20 mA)로 변환됩니다. 변환기는 36V DC 소스에서 전원을 공급받습니다.

가변(예: 맥동) 압력을 측정할 때 공압 라인이 있으면 측정 시스템의 진폭-주파수 응답에 상당한 변화가 발생하므로 기본 변환기를 측정 위치에 최대한 가깝게 가져가는 것이 좋습니다. 이러한 의미에서 궁극적인 방법은 소형 압력 변환기가 흐르는 표면(채널 벽, 압축기 블레이드 등)과 같은 높이로 장착되는 배수 방식입니다. 알려진 변환기는 높이가 1.6mm이고 멤브레인 직경이 5mm입니다. 압력 수신기와 도파관(1~100mm)을 갖춘 시스템(원격 압력 수신기 방법)도 사용되며, 이 시스템에서는 동적 성능을 향상시킵니다.

특성, 교정 음향 및 전기 링크가 사용됩니다.

측정 시스템에 측정 지점이 많으면 수십 개의 측정 지점을 하나의 변환기에 교대로 연결하는 특수 고속 공압 정류자를 사용할 수 있습니다.

높은 정확도를 보장하려면 자동 컨트롤러를 사용하여 작동 조건에서 압력 측정 장비를 주기적으로 모니터링해야 합니다.

온도 측정

온도를 측정하기 위해 다양한 측정 장비가 사용됩니다. 열전 온도계(열전대)는 끝(접점)에서 서로 연결된(용접 또는 납땜) 서로 다른 재료로 만들어진 두 개의 도체로 구성됩니다. 접합부의 온도가 다르면 열기전력의 영향으로 회로에 전류가 흐르게 되며, 그 값은 도체의 재료와 접합부의 온도에 따라 달라집니다. 측정 중에는 일반적으로 접합부 중 하나가 자동 온도 조절 장치로 제어됩니다(녹는 얼음이 이 목적으로 사용됩니다). 그러면 열전대의 EMF는 "열간" 접합부의 온도와 고유하게 관련됩니다.

열전 회로에는 서로 다른 도체가 포함될 수 있습니다. 이 경우 모든 조인트의 온도가 동일하면 결과 EMF는 변경되지 않습니다. 이 특성은 제한된 길이의 열전극에 연결되는 소위 연장 와이어(그림 3.7)를 사용하기 위한 기초입니다. 이러한 방식으로 값비싼 재료를 절약할 수 있습니다. 이 경우 온도 Tc 및 T0의 가능한 변화 범위(일반적으로 0.. .200°C). 열전대의 실제 사용에서는 온도 T0가 0°C와 다른 경우가 있습니다. 그런 다음 이러한 상황을 고려하기 위해 열전대의 EMF는 다음과 같습니다. E=E meas +DE(T 0)로 결정되어야 하며 교정 의존성을 사용하여 온도 값을 찾아야 합니다. 여기서 Emeas는 EMF의 측정된 값입니다. DE(T 0) – T 0 값에 해당하고 교정 의존성에서 결정된 EMF 값입니다. 열전대에 대한 교정 의존성은 "냉각" 접합 T0의 온도가 0°C일 때 얻어집니다. 이러한 종속성은 선형 종속성과 다소 다릅니다. 그림의 예로서 그림 3.8은 백금-로듐-백금 열전대에 대한 교정 의존성을 보여줍니다.

가장 일반적인 열전대의 일부 특성이 표에 나와 있습니다. 3.1.

실제로 가장 일반적인 열전대는 전극 직경이 0.2~0.5mm인 열전대입니다. 전극의 전기 절연은 전극을 석면 또는 실리카 실로 감싸고 내열성 바니시를 함침시킨 다음 열전극을 세라믹 튜브에 배치하거나 이러한 튜브 조각("비드")을 묶는 방식으로 이루어집니다. 내열성 강철로 만들어진 얇은 벽의 쉘에 배치된 두 개의 열전극으로 구성된 케이블형 열전대가 널리 보급되었습니다. 열전극을 절연하기 위해 쉘의 내부 공동은 MgO 또는 Al 2 O 3 분말로 채워져 있습니다. 쉘의 외경은 0.5...6mm입니다.

표 3.1

구조 요소의 온도를 정확하게 측정하려면 열전대 근처의 열접점과 열전극이 표면 위로 돌출되지 않고 온도 측정 표면의 열 전달 조건이 다음 설치로 인해 방해받지 않는 방식으로 열전대를 내장해야 합니다. 열전대. 열 전도성으로 인해 열전극을 따라 열 접합부에서 열이 유출(또는 유입)되어 측정 오류를 줄이려면 접합부(7...10mm) 근처의 특정 거리에 있는 열전극을 대략 등온선을 따라 배치해야 합니다. . 지정된 요구 사항을 충족하는 열전대의 배선 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 3.9. 부품에는 접합부와 인접한 열전극이 배치되는 깊이 0.7mm의 홈이 있습니다. 접합부는 접촉 용접을 사용하여 표면에 용접됩니다. 홈은 0.2~0.3mm 두께의 호일로 덮여 있습니다.

열전극은 피팅을 통해 엔진이나 부품의 내부 공간에서 제거됩니다. 이 경우 열전극이 유동 구조를 너무 많이 방해하지 않고 구조의 날카로운 가장자리와 상호 마찰로 인해 절연체가 손상되지 않도록 해야 합니다.

회전 요소의 온도를 측정할 때 브러시 또는 수은 전류 수집기를 사용하여 열전대 판독값을 얻습니다. 비접촉 집전체도 개발되고 있습니다.

가스 흐름의 온도를 측정하는 데 사용되는 열전대의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 3.10. 열간 접합 1은 직경이 d 0인 구입니다(열전극은 맞대기 용접도 가능함). 접합부 근처의 열전극 2는 절연 2채널 세라믹 튜브 3에 고정된 다음 하우징 4에서 제거됩니다. 그림에서 하우징 4는 수냉식으로 표시됩니다(1300...1500K를 초과하는 온도를 측정할 때 냉각이 필요함). ), 냉각수는 피팅(5)을 통해 공급 및 배수됩니다.

높은 가스 온도에서는 열전대 본체에 대한 열전극을 통한 열 전도성과 환경으로의 복사로 인해 접합부에서 열이 제거되기 때문에 방법론적 오류가 발생합니다. 열전도율로 인한 열 손실은 절연 튜브의 돌출부가 직경의 3~5배가 되도록 보장함으로써 거의 완전히 제거될 수 있습니다.

복사에 의한 열 제거를 줄이기 위해 열전대 차폐가 사용됩니다(그림 3.10, b, c). 이는 또한 접합부가 손상되지 않도록 보호하며, 스크린 내부 흐름의 감속은 고속 흐름에서 측정할 때 온도 회복 계수를 높이는 데 도움이 됩니다.

서로 다른 열전극을 갖는 두 열전대의 판독값으로부터 가스 온도를 결정하는 방법도 개발되었습니다.

쌀. 3.9. 연소실 요소의 온도를 측정하기 위한 열전대 연결 다이어그램

쌀. 3.10. 가스 온도 측정용 열전대 회로:

a - 개방형 접합이 있는 열전대: b, c - 차폐된 열전대; g - 이중 접합 열전대; 1 - 접합: 2 – 열전극; 3 - 세라믹 튜브; 4 - 본체; 5 - 물 공급 및 배수 장치

직경 (그림 3.10, d), 복사에 의한 열 제거를 고려합니다.

열전대의 관성은 설계에 따라 다릅니다. 따라서 시간 상수는 개방형 접합이 있는 열전대의 경우 1~2초에서 차폐형 열전대의 경우 3~5초까지 다양합니다.

온도 영역(예: 터빈 뒤, 연소실 등)을 연구할 때 열전대 빗이 사용되며 경우에 따라 회전 포탑에 설치되어 전체 온도 분포를 충분히 자세하게 결정할 수 있습니다. 교차 구역.

저항 온도계의 작용은 온도 변화에 따른 도체의 저항 변화에 기초합니다. 직경 0.05...0.1mm의 와이어, 구리(t=-50...+150°C), 니켈(t=-50...200°C) 또는 백금(t=-200)으로 제작되었습니다. ..500°С).

와이어는 프레임 주위에 감겨져 케이스에 배치됩니다. 저항 온도계는 매우 정확하고 신뢰성이 높지만 관성이 크다는 특징이 있어 국부 온도 측정에는 적합하지 않습니다. 저항 온도계는 엔진 흡입구의 공기 온도, 연료, 오일 등의 온도를 측정하는 데 사용됩니다.

액체 온도계는 액체의 열팽창 특성을 이용합니다. 작동유체로는 수은(t=-30...+700°C), 알코올(t=-100...+75°C) 등이 사용되며, 액체온도계는 액체와 기체의 온도를 측정하는데 사용됩니다. 실험실 조건의 미디어뿐만 아니라 다른 기기를 교정할 때도 마찬가지입니다.

온도를 측정하는 광학적 방법은 가열된 물체의 열복사 패턴을 기반으로 합니다. 실제로 세 가지 유형의 고온계를 구현할 수 있습니다. 특정 고정 파장에서 온도에 따른 신체의 열복사 변화를 기반으로 작동하는 밝기 고온계; 복사 스펙트럼의 특정 부분 내에서 온도에 따른 에너지 분포의 변화를 사용하는 색상 고온계; 신체에서 방출되는 총 에너지량의 온도 의존성을 기반으로 하는 복사 고온계.

현재 엔진을 테스트할 때 구조 요소의 온도를 측정하기 위해 복사 에너지 광전 수신기를 기반으로 한 휘도 고온계가 사용되어 왔습니다. 예를 들어, 작동 중인 엔진에서 터빈 블레이드의 온도를 측정할 때 고온계를 설치하는 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 32.11. 렌즈 2를 사용하면 기본 변환기의 "시야"가 작은(5~6mm) 영역으로 제한됩니다. 고온계는 각 블레이드의 가장자리와 뒷면 부분을 "검사"합니다. 사파이어로 제작된 보호 유리 1은 렌즈를 오염과 과열로부터 보호합니다. 신호는 광 가이드(3)를 통해 광검출기로 전송됩니다. 관성이 낮기 때문에 고온계를 사용하면 각 블레이드의 온도를 제어할 수 있습니다.

엔진 구조 요소의 온도를 측정하기 위해 색온도 표시기(열 페인트 또는 열 광택제)를 사용할 수 있습니다. 특정 온도(전이 온도)에 도달하면 구성 요소 또는 상의 화학적 상호 작용으로 인해 색상이 급격하게 변하는 복잡한 물질입니다. 그 안에서 일어나는 전환.

쌀. 3.11. 엔진에 고온계 설치 다이어그램:

(a) (1 - 송풍 공기 공급, 2 - 1차 변환기) 및 1차 변환기 회로

(b) (1 - 보호 유리, 2 - 렌즈, 3 - 도광판)

열 페인트와 열 바니시는 딱딱한 표면에 바르면 건조 후 경화되어 전이 온도에서 색상이 변할 수 있는 얇은 필름을 형성합니다. 예를 들어 흰색 열 페인트 TP-560은 t=560°C에 도달하면 무색이 됩니다.

열 표시기를 사용하면 접근하기 어려운 곳을 포함하여 엔진 요소의 과열 영역을 감지할 수 있습니다. 측정의 복잡성은 낮습니다. 그러나 어떤 모드에서 최대 온도에 도달했는지 확인하는 것이 항상 가능한 것은 아니기 때문에 사용이 제한됩니다. 또한 열 표시기의 색상은 온도에 노출된 시간에 따라 달라집니다. 따라서 열 표시기는 일반적으로 다른 측정 방법(예: 열전대 사용)을 대체할 수 없지만 연구 중인 물체의 열 상태에 대한 추가 정보를 얻을 수 있습니다.

측정 변환기의 작동은 일반적으로 측정 대상이 다른 매개변수와 함께 측정 변환기에 작용하는 많은 매개변수로 특징지어지는 복잡하고 다면적인 프로세스이기 때문에 어려운 조건에서 발생합니다. 우리는 오직 하나의 매개변수에만 관심이 있습니다. 측정 가능한 수량,다른 모든 프로세스 매개변수가 고려됩니다. 간섭.따라서 각 측정 변환기에는 고유한 특성이 있습니다. 자연 투입량,간섭의 배경에 대해 그가 가장 잘 인식하는 것입니다. 비슷한 방법으로 구별할 수 있습니다. 자연 출력 값측정 변환기.

출력 신호 유형의 관점에서 비전기량을 전기량으로 변환하는 것은 전하, 전압 또는 전류를 생성하는 생성기로 나눌 수 있습니다(출력량 E = F (X) 또는 I = F (X) 및 내부 저항 ZBH = const), 입력 값의 변화에 따라 출력 저항, 인덕턴스 또는 커패시턴스가 변하는 매개변수(EMF E = 0 및 R, L 또는 R의 변화 형태의 출력 값) X의 함수로서의 C).

생성기와 파라메트릭 변환기의 차이점은 등가 전기 회로로 인해 발생하며, 이는 변환기에 사용되는 물리적 현상의 본질에 대한 근본적인 차이를 반영합니다. 발전기 변환기는 전기 신호를 직접 출력하는 소스이며, 파라메트릭 변환기의 매개변수 변화는 외부 전원이 있는 회로에 필수로 포함되므로 전류 또는 전압의 변화를 통해 간접적으로 측정됩니다. 파라메트릭 변환기에 직접 연결된 전기 회로가 신호를 생성합니다. 따라서 파라메트릭 변환기와 전기 회로의 조합이 전기 신호의 소스가 됩니다.

작업의 근간이 되는 물리적 현상과 입력 물리량의 유형에 따라 생성기와 매개변수 변환기는 다양한 종류로 구분됩니다(그림 2.3).

발전기 - 압전,

열전 등;

저항성 - 접촉,

저항력 등;

전자기 - 유도성,

트랜스포머 등

변조 유형에 따라 모든 IP는 진폭, 주파수, 시간, 위상이라는 두 개의 큰 그룹으로 나뉩니다. 마지막 세 가지 품종은 공통점이 많으므로 하나의 그룹으로 결합됩니다.

쌀. 2.3. 비 전기적 양의 측정 변환기를 전기적 변환기로 분류합니다.

2. 변환의 특성에 따라 수량을 입력합니다.

선의;

비선형.

3. 기본 측정 변환기(PMT)의 작동 원리에 따라 다음과 같이 구분됩니다.

생성;

파라메트릭.

발전기 PIP의 출력 신호는 측정된 양과 기능적으로 관련된 EMF, 전압, 전류 및 전하입니다(예: 열전대의 EMF).

파라메트릭 PIP에서 측정된 양은 전기 회로의 매개변수(R, L, C)에 비례적인 변화를 일으킵니다.

생성기에는 다음이 포함됩니다.

유도;

압전;

일부 유형의 전기화학.

저항성 전원 공급 장치 - 측정된 값을 저항으로 변환합니다.

전자기 IP – 인덕턴스 또는 상호 유도의 변화로 변환됩니다.

용량성 전원 공급 장치 – 커패시턴스의 변화로 변환됩니다.

압전IP – 동적 힘을 전하로 변환합니다.

갈바노자기 IP – 홀 효과를 기반으로 작동 자기장을 EMF로 변환합니다.

열 IP - 측정된 온도는 열 저항 또는 EMF 값으로 변환됩니다.

광전자공학 IP – 광학 신호를 전기 신호로 변환합니다.

센서의 주요 특징은 다음과 같습니다.

이 범위 내의 작동 온도 범위 및 오류;

일반화된 입력 및 출력 저항;

주파수 응답.

산업 응용 분야에서 제어 프로세스에 사용되는 센서의 오류는 1~2%를 넘지 않아야 합니다. 제어 작업의 경우 – 2 – 3%.

2.1.3. 기본 측정 변환기용 연결 회로

기본 측정 변환기는 다음과 같습니다.

파라메트릭;

생성 중입니다.

파라메트릭 1차 측정 변환기용 스위칭 회로는 다음과 같이 구분됩니다.

직렬 연결:

차동 스위칭:

하나의 기본 측정 변환기 포함;

2개의 기본 측정 변환기 포함;

브리지 회로:

하나의 활성 팔이 있는 대칭형 불균형 브릿지;

두 개의 활성 암이 있는 대칭형 불균형 브리지;

4개의 활성 암이 있는 대칭형 언밸런스 브리지입니다.

발전기 측정 변환기의 스위칭 회로는 다음과 같이 구분됩니다.

잇달아 일어나는;

미분;

보상.

발전기에는 에너지원이 필요하지 않지만 파라메트릭 발전기에는 필요합니다. 종종 발전기는 EMF의 소스로 표시될 수 있고 파라메트릭 발전기는 측정된 값의 변화에 따라 저항이 변경되는 능동 또는 반응 저항으로 표시될 수 있습니다.

직렬 및 차동 스위칭은 파라메트릭 및 발전기 전원 공급 장치 모두에 적용될 수 있습니다. 보상 제도 - 발전기에 대한 것입니다. 포장 - 파라메트릭합니다.

2.1.3.1. 파라메트릭 측정 변환기의 순차적 연결 방식

하나의 파라메트릭 측정 변환기의 직렬 연결(그림 2.4):

쌀. 2.4. 하나의 파라메트릭 전원 공급 장치를 순차적으로 연결합니다.

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

- 전압 감도;

전력 감도;

쌀. 2.5. 직렬 연결된 전원 공급 장치의 출력 특성:

a - 진짜; b - 이상적입니다.

두 개의 파라메트릭 측정 변환기의 직렬 연결(그림 2.6)

그림 2.6. 두 개의 파라메트릭 전원 공급 장치를 순차적으로 연결합니다.

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전기 측정 장비는 비전기적 양을 측정하는 데 널리 사용됩니다. 이는 특수 변환기(Converters)를 사용함으로써 가능해졌습니다.

이러한 변환기의 출력 신호는 입력 신호와의 기능적 관계와 관련된 회로 매개변수 또는 EMF(전하)의 형태로 전송됩니다. 첫 번째 것은 파라메트릭이라고 하고, 두 번째 것은 생성기라고 합니다.

파라메트릭 변환기 중에서 가장 널리 사용되는 것은 가변저항기, 변형률 민감성, 온도 민감성, 전해, 이온화, 유도성 및 용량성 장치입니다.

가변저항 변환기도체가 감겨 있고 회전을 따라 움직이는 브러시가 있는 절연 프레임입니다. 출력 매개변수는 회로 저항입니다.

측정된 양 Pr은 브러시의 직선 또는 원 운동일 수 있습니다. 감지 시스템을 개선하면 Pr을 사용하여 슬라이더가 움직이는 영향을 받는 압력이나 질량을 결정할 수 있습니다.

가변저항 권선에는 저항이 외부 요인(온도, 압력, 습도 등)에 거의 영향을 받지 않는 재료가 사용됩니다. 이러한 물질은 니크롬, 페크랄, 콘스탄탄 또는 망가닌일 수 있습니다. 코어의 모양과 단면을 변경하면(한 바퀴의 길이도 이에 따라 변경됨) 슬라이더 이동에 대한 회로 저항의 비선형 의존성을 달성할 수 있습니다.

가변저항 변환기의 장점은 설계가 단순하다는 것입니다. 그러나 1회전 내에서 출력 저항이 변하면 정확한 움직임을 판단할 수 없습니다. 이것이 이러한 Prs의 주요 단점이며 오류의 특징입니다.

변형 감지 변환기(TCTr). 이들의 작동은 압력이나 기계적 변형의 영향으로 도체의 능동 저항 변화를 기반으로 합니다. 이러한 현상을 스트레인 효과라고 합니다.

TCPR의 입력 신호는 장력, 압축 또는 장비 부품, 금속 구조물의 다른 유형의 변형일 수 있으며, 출력 신호는 변환기 저항의 변화입니다.

변형 감지 와이어는 종이나 필름으로 만들어진 얇은 기판과 그 위에 접착된 매우 작은 단면의 와이어입니다. 온도에 독립적인 저항을 가지며 직경이 0.02-0.05mm인 콘스탄탄 와이어는 일반적으로 감지 요소로 사용됩니다. 호일 TCPR 및 필름 스트레인 게이지도 사용됩니다.

PM 변환기는 측정 대상 부품에 접착되어 부품의 선형 확장 축이 PM의 세로 축과 일치합니다. 측정 대상이 팽창하면 TCP의 길이가 증가하고 그에 따라 저항도 변합니다.

이러한 장치의 장점은 선형성, 설계 및 설치의 단순성입니다. 단점은 감도가 낮다는 것입니다.

감열성 변환기(TPr). 이러한 장치의 주요 요소는 서미스터, 열 다이오드, 열 트랜지스터 등입니다. 열전소는 회로 전류가 통과하고 측정된 요소의 온도가 영향을 받는 방식으로 전기 회로에 포함됩니다.

이를 통해 온도, 점도, 열전도도, 이동 속도 및 요소가 위치한 환경의 기타 매개 변수를 측정할 수 있습니다.

백금 서미스터는 -260°C ~ +1100°C 온도 범위의 측정에 사용되고, 구리 서미스터는 -200°C ~ +200°C 온도 범위에서 사용됩니다. -80°C ~ +150°C의 온도 범위에서 특별한 정확도가 필요할 때 열 다이오드와 열 트랜지스터가 사용됩니다.

작동 모드에 따라 TRPr은 과열과 예열이 없는 것으로 구분됩니다. 예열이 없는 장치는 매체에 흐르는 전류가 가열에 영향을 주지 않기 때문에 매체 온도를 측정하는 데에만 사용됩니다. 매체의 온도는 요소의 저항에 의해 매우 정확하게 결정됩니다.

다른 유형의 열 변환기의 작동 모드는 주어진 값으로 예열하는 것과 관련됩니다. 그런 다음 측정된 환경에 배치하고 저항의 변화를 모니터링합니다.

저항의 변화율을 통해 얼마나 강렬한 냉각 또는 가열이 발생하는지 판단할 수 있습니다. 이는 측정 대상 물질의 이동 속도, 점도 및 기타 매개변수를 결정할 수 있음을 의미합니다.

반도체 TPR은 서미스터보다 민감하므로 정밀 측정 분야에 사용됩니다. 그러나 중요한 단점은 온도 범위가 좁고 장치의 정적 특성 재현성이 좋지 않다는 점입니다.

전해변환기(ELC). 용액의 전기 전도도는 용액의 염 농도 정도에 크게 좌우되기 때문에 용액의 농도를 결정하는 데 사용됩니다.

ELP는 두 개의 전극이 있는 용기입니다. 전극에 전압이 인가되어 전해질층을 통한 전기회로가 완성된다. 이러한 변환기는 교류에 사용됩니다. 왜냐하면 직류의 영향으로 전해질이 양이온과 음이온으로 해리되어 측정에 오류가 발생하기 때문입니다.

ELP의 또 다른 단점은 전해질의 전도도가 온도에 의존한다는 것입니다. 이로 인해 냉장 또는 가열 장치를 사용하여 일정한 온도를 유지해야 합니다.

유도성 및 용량성 변환기. 이름에서 알 수 있듯이 이러한 장치의 출력 매개변수는 인덕턴스와 커패시턴스입니다. 단순 유도성 PR의 측정값은 10~15mm의 변위일 수 있으며, 개방 루프 시스템을 갖춘 유도성 변압기 PR의 경우 이 값을 100mm까지 늘릴 수 있습니다. 용량성 Prs는 1mm 정도의 움직임을 측정하는 데 사용됩니다.

유도성 Pr은 개방형 코어에 배치된 두 개의 인덕터입니다. 코일의 상호 인덕턴스는 개방 부분의 에어 갭 길이, 에어 갭의 단면적, 에어 갭의 투자율과 같은 매개 변수의 영향을 받습니다.

따라서 코일의 상호 인덕턴스를 측정하면 위의 매개변수가 얼마나 변경되었는지 확인할 수 있습니다. 그리고 유전체판이 에어 갭에서 움직일 때 변경될 수 있습니다. 이것이 유도 PR의 작동 원리의 기초입니다.

용량성 PR의 작동 원리는 플레이트의 활성 영역이 감소하고 커패시터 플레이트 사이의 거리가 변경되며 플레이트 간 공간의 유전 상수가 변경될 때 커패시터의 커패시턴스 변화를 기반으로 합니다.

용량성 변환기는 입력 매개변수의 변화에 더 높은 민감도를 갖습니다. 정전 용량 Pr은 1000분의 1밀리미터만큼 이동하는 경우에도 정전 용량의 변화를 기록할 수 있습니다.

이온화 변환기. 장비의 작동 원리는 방사성 물질의 이온화 α-, β- 및 γ-방사선 또는 X-선일 수 있는 전리 방사선의 영향으로 가스 및 기타 매체의 이온화 현상을 기반으로 합니다.

가스가 들어 있는 챔버가 방사선에 노출되면 전류가 전극을 통해 흐릅니다. 이 전류의 크기는 가스 구성, 전극 크기, 전극 사이의 거리 및 인가 전압에 따라 달라집니다.

알려진 매체 구성, 전극 사이의 거리 및 인가 전압을 사용하여 회로의 전류를 측정함으로써 전극의 크기를 결정하거나 그 반대의 다른 매개변수를 결정할 수 있습니다. 부품의 치수나 가스 조성 등을 측정하는 데 사용됩니다.

Prs 이온화의 주요 장점은 압력이나 온도가 높은 공격적인 환경에서 비접촉식 측정이 가능하다는 것입니다. 이러한 홍보의 단점은 방사선 노출로부터 인원을 생물학적으로 보호해야 한다는 것입니다.

저항 온도계.열전대와 같은 저항 온도계는 표면 온도뿐만 아니라 기체, 고체, 액체의 온도를 측정하도록 설계되었습니다. 온도계의 작동 원리는 온도에 따라 전기 저항이 변하는 금속과 반도체의 특성을 이용하는 데 기반을 두고 있습니다. 순수 금속으로 만들어진 도체의 경우 –200 °C ~ 0 °C 온도 범위에서의 이러한 의존성은 다음과 같은 형태를 갖습니다.

R티=R0,

0 °C ~ 630 °C의 온도 범위에서

R티=R0,

어디 R 티 , R 0 -온도에서의 도체 저항 티 0℃; 에이,비,씨 -계수; 티-온도, ℃

0 °C ~ 180 °C의 온도 범위에서 온도에 대한 도체 저항의 의존성은 대략적인 공식으로 설명됩니다.

R티=R0,

어디 α - 도체 재료의 온도 저항 계수(TCR).

순수 금속 도체용 α≈ 6-10 -3 ...4-10 -3도 -1 .

저항 온도계로 온도를 측정하는 것은 결국 저항 측정으로 이어집니다. RT, 초공식이나 교정표를 사용하여 온도로의 후속 전환.

와이어 및 반도체 저항 온도계가 있습니다. 와이어 저항 온도계는 순수 금속으로 만들어진 얇은 와이어로, 내열성 재료(민감한 요소)로 만들어진 프레임에 장착되어 보호 피팅에 배치됩니다(그림 5.4).

쌀. 5.4. 저항 온도계 감지 요소

민감한 요소의 리드는 온도계 헤드에 연결됩니다. 저항 온도계 제조를 위해 합금이 아닌 순수 금속으로 만들어진 와이어를 선택하는 이유는 순수 금속의 TCR이 합금의 TCR보다 크기 때문에 순수 금속을 기반으로 한 온도계가 더 민감하기 때문입니다.

업계에서는 백금, 니켈 및 구리 저항 온도계를 생산합니다. 온도계의 호환성과 균일한 교정을 보장하기 위해 저항값이 표준화되었습니다. R0그리고 TKS.

반도체 저항 온도계(서미스터)는 측정 회로에 연결하기 위한 리드가 있는 반도체 재료로 만들어진 비드, 디스크 또는 막대입니다.

업계에서는 다양한 디자인의 다양한 유형의 서미스터를 대량 생산합니다.

서미스터의 크기는 일반적으로 작습니다(약 수 밀리미터). 일부 유형은 10분의 1밀리미터입니다. 기계적 손상과 환경적 영향으로부터 보호하기 위해 서미스터는 유리 또는 에나멜 코팅과 금속 커버로 보호됩니다.

서미스터는 일반적으로 수 킬로옴에서 수백 킬로옴의 저항을 갖습니다. 작동 온도 범위에서의 TCR은 와이어 온도계의 TCR보다 훨씬 더 큽니다. 서미스터 작동유체의 재료로는 니켈, 망간, 구리, 코발트의 산화물 혼합물이 사용되며, 이를 바인더와 혼합하여 필요한 형상을 부여하고 고온에서 소결합니다. 서미스터는 -100~300°C 범위의 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 서미스터의 관성은 상대적으로 작습니다. 단점은 저항의 온도 의존성의 비선형성, 공칭 저항과 TCR의 큰 확산으로 인한 호환성 부족, 시간에 따른 저항의 비가역적 변화 등을 포함합니다.

절대 영도에 가까운 온도 범위를 측정하려면 게르마늄 반도체 온도계가 사용됩니다.

온도계의 전기 저항은 DC 및 AC 브리지 또는 보상기를 사용하여 측정됩니다. 온도계 측정의 특징은 온도계 작동 유체의 가열을 방지하기 위해 측정 전류를 제한한다는 것입니다. 와이어 저항 온도계의 경우 온도계에서 소비되는 전력이 20 ~ 50mW를 초과하지 않도록 측정 전류를 선택하는 것이 좋습니다. 서미스터의 허용 전력 손실은 훨씬 적으므로 각 서미스터에 대해 실험적으로 결정하는 것이 좋습니다.

스트레인 감지 변환기(스트레인 게이지).설계 실습에서는 구조 요소의 기계적 응력과 변형을 측정해야 하는 경우가 많습니다. 이러한 양을 전기 신호로 변환하는 가장 일반적인 변환기는 스트레인 게이지입니다. 스트레인 게이지의 작동은 금속과 반도체에 가해지는 힘의 영향으로 전기 저항이 변하는 특성을 기반으로 합니다. 가장 간단한 스트레인 게이지는 변형 가능한 부품의 표면에 견고하게 연결된 와이어 조각일 수 있습니다. 부품을 늘리거나 압축하면 와이어가 비례적으로 늘어나거나 압축되어 전기 저항이 변경됩니다. 탄성 변형의 한계 내에서 와이어 저항의 상대적 변화는 비율에 따른 상대적 신장과 관련됩니다.

ΔR/R=K Τ Δl/l,

어디 내가, R -와이어의 초기 길이와 저항; Δl, ΔR -길이와 저항의 증가; KT -변형 민감도 계수.

스트레인 게이지 계수의 값은 스트레인 게이지를 만드는 재료의 특성과 스트레인 게이지를 제품에 부착하는 방법에 따라 달라집니다. 각종 금속의 금속선용 KT= 1... 3,5.

와이어 및 반도체 스트레인 게이지가 있습니다. 와이어 스트레인 게이지 제조에는 스트레인 민감도 계수가 상당히 높고 온도 저항 계수가 낮은 재료가 사용됩니다. 와이어 스트레인 게이지 제조에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 직경이 20 ~ 30 마이크론인 콘스탄탄 와이어입니다.

구조적으로 와이어 스트레인 게이지는 얇은 종이(또는 기타) 기판에 접착된 여러 개의 와이어 루프로 구성된 그리드입니다(그림 5.5). 기판 재료에 따라 스트레인 게이지는 -40 ~ +400 °C의 온도에서 작동할 수 있습니다.

쌀. 5.5. 긴장 정도

최대 800°C의 온도에서 작동할 수 있는 시멘트를 사용하여 부품 표면에 부착된 스트레인 게이지 설계가 있습니다.

스트레인 게이지의 주요 특징은 공칭 저항입니다. 아르 자형,베이스 엘및 변형률 KT .업계에서는 기본 크기가 5~30mm인 다양한 스트레인 게이지를 생산합니다. , 공칭 저항은 50~2000Ω이고 변형 감도 계수는 2±0.2입니다.

와이어 스트레인 게이지의 추가 개발로는 포일 및 필름 스트레인 게이지가 있으며, 이 스트레인 게이지의 민감한 요소는 바니시 기반 기판에 적용되는 포일 스트립 그리드 또는 얇은 금속 필름입니다.

스트레인 게이지는 반도체 재료를 기반으로 제작됩니다. 스트레인 효과는 게르마늄, 실리콘 등에서 가장 강하게 나타납니다. 반도체 스트레인 게이지와 와이어 스트레인 게이지의 주요 차이점은 스트레인 감도 계수의 큰 값으로 인해 변형 중 저항 변화가 크다는 것입니다(최대 50%).

유도 변환기.유도 변환기는 표면의 변위, 치수, 모양 및 위치의 편차를 측정하는 데 사용됩니다. 컨버터는 자기 코어가 있는 고정 인덕터와 자기 코어의 일부이며 인덕터에 대해 상대적으로 움직이는 전기자로 구성됩니다. 가능한 가장 높은 인덕턴스를 얻기 위해 코일의 자기 회로와 전기자는 강자성 재료로 만들어졌습니다. 전기자가 움직이면(예를 들어 측정 장치의 프로브에 연결됨) 코일의 인덕턴스가 변하고 결과적으로 권선에 흐르는 전류도 변합니다. 그림에서. 그림 5.6은 가변 공극 d를 갖는 유도 변환기의 다이어그램을 보여줍니다(그림 5.6 ㅏ) 0.01~10mm 범위 내에서 변위를 측정하는 데 사용됩니다. 가변 에어 갭 면적 S δ(그림 5.6) 비), 5 ... 20 mm 범위에서 사용됩니다.

쌀. 5.6. 유도 변위 변환기

5.2. 연산 증폭기

연산 증폭기(op-amp)는 매우 높은 이득을 갖는 DC 차동 증폭기입니다. 전압 증폭기의 경우 전달 함수(이득)는 다음과 같이 지정됩니다.

설계 계산을 단순화하기 위해 이상적인 연산 증폭기는 다음과 같은 특성을 갖는다고 가정합니다.

1. 피드백 루프가 열려 있을 때의 이득은 무한대입니다.

2. 입력 저항 Rd는 무한대입니다.

3. 출력 저항 R 0 = 0.

4. 대역폭은 무한대입니다.

5. V 1 = V 2 에서 V 0 = 0(제로 오프셋 전압 없음).

마지막 특성은 매우 중요합니다. V 1 -V 2 = V 0 / A이므로 V 0이 유한한 값을 갖고 계수 A가 무한히 큰 경우(일반적인 값 100000)

V 1 - V 2 = 0 및 V 1 = V 2.

차동 신호의 입력 저항은 (V 1 - V 2)이므로

또한 매우 크면 Rd를 통과하는 전류를 무시할 수 있습니다. 이 두 가지 가정은 연산 증폭기 회로의 설계를 크게 단순화합니다.

규칙 1.연산 증폭기가 선형 영역에서 작동할 때 두 입력에 동일한 전압이 작용합니다.

규칙2.두 연산 증폭기 입력의 입력 전류는 0입니다.

연산 증폭기의 기본 회로 블록을 살펴 보겠습니다. 이러한 회로의 대부분은 폐쇄 루프 구성에서 연산 증폭기를 사용합니다.

5.2.1. 단위 이득 증폭기

(전압 팔로워)

비반전 증폭기에서 R i를 무한대, R f를 0으로 설정하면 그림 1에 표시된 회로에 도달하게 됩니다. 5.7.

규칙 1에 따르면 연산 증폭기의 반전 입력에도 입력 전압 Vi가 있으며 이는 회로의 출력으로 직접 전달됩니다. 따라서 V 0 = Vi 이며, 출력 전압은 입력 전압을 추적(반복)합니다. 많은 아날로그-디지털 변환기의 경우 입력 임피던스는 아날로그 입력 신호의 값에 따라 달라집니다. 전압 팔로워를 사용하면 일정한 입력 저항이 보장됩니다.

5.2.2. 가산기

반전 증폭기는 여러 입력 전압을 합산할 수 있습니다. 가산기의 각 입력은 계량 저항을 통해 연산 증폭기의 반전 입력에 연결됩니다. 반전 입력은 모든 입력 전류와 피드백 전류가 여기에서 합산되기 때문에 합산 노드라고 합니다. 합산 증폭기의 기본 회로도는 그림 1에 나와 있습니다. 5.8.

기존의 반전 증폭기와 마찬가지로 반전 입력의 전압은 0이어야 하며, 따라서 연산 증폭기에 흐르는 전류도 0이어야 합니다. 따라서,

나는 f = 나는 1 + 나는 2 + . . . + 나는 n

반전 입력에 전압이 0이므로 적절한 대체 후에 우리는 다음을 얻습니다.

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

저항 Rf는 회로의 전체 이득을 결정합니다. 저항 R 1, R 2, . . . Rn은 해당 채널의 가중치 계수와 입력 저항 값을 설정합니다.

5.2.3. 통합자

적분기는 입력 신호의 적분(시간)에 비례하는 출력 신호를 생성하는 전자 회로입니다.

그림에서. 그림 5.9는 간단한 아날로그 적분기의 개략도를 보여주며 적분기의 한 단자는 합산 노드에 연결되고 다른 단자는 적분기의 출력에 연결됩니다. 따라서 커패시터 양단의 전압은 동시에 출력 전압입니다. 적분기의 출력 신호는 고정된 입력 전압의 경우 출력 전압이 매개변수 Vi, R 및 C에 의해 결정된 속도로 변하기 때문에 간단한 대수적 관계로 설명할 수 없습니다. 따라서 출력 전압을 찾으려면 입력 신호의 지속 시간을 알아야 합니다. 처음 방전된 커패시터 양단의 전압

여기서 나는 f – 커패시터를 통과하고 t 나는 – 통합 시간입니다. 긍정적인 것을 위해서는

Vi i i = V i /R이 있습니다. i f = i i 이므로 신호 반전을 고려하여 우리는 다음을 얻습니다.

이 관계로부터 V0는 0에서 t1까지의 범위에서 입력 전압의 적분(반대 부호 포함)에 스케일 팩터 1/RC를 곱하여 결정됩니다. 전압 Vic는 초기 시간(t = 0)에서 커패시터 양단의 전압입니다.

5.2.4. 차별화 요소

미분기는 입력 신호의 시간 경과에 따른 변화율에 비례하는 출력 신호를 생성합니다. 그림에서. 그림 5.10은 간단한 미분기의 개략도를 보여줍니다.

커패시터를 통한 전류.

도함수가 양수이면 전류 i i 는 음의 출력 전압 V 0 가 형성되는 방향으로 흐릅니다.

따라서,

이러한 신호 차별화 방법은 간단해 보이지만 실제로 구현하면 고주파수에서 회로의 안정성을 보장하는 데 문제가 발생합니다. 모든 연산 증폭기가 미분기에 사용하기에 적합한 것은 아닙니다. 선택 기준은 연산 증폭기의 성능입니다. 출력 전압의 최대 슬루율이 높고 이득-대역폭 곱의 값이 높은 연산 증폭기를 선택해야 합니다. 전계 효과 트랜지스터를 기반으로 한 고속 연산 증폭기는 미분기에서 잘 작동합니다.

5.2.5. 비교기

비교기는 두 개의 입력 전압을 비교하고 입력 상태에 따라 출력 신호를 생성하는 전자 회로입니다. 비교기의 기본 회로도는 그림 1에 나와 있습니다. 5.11.

보시다시피 여기서 연산 증폭기는 개방형 피드백 루프로 작동합니다. 입력 중 하나에는 기준 전압이 공급되고 다른 입력에는 알 수 없는(비교) 전압이 공급됩니다. 비교기의 출력은 알 수 없는 입력 신호의 레벨이 기준 전압 레벨보다 높은지 낮은지 여부를 나타냅니다. 그림 5.11의 회로에서 비반전 입력에는 기준 전압 Vr이 인가되고, 반전 입력에는 미지의 신호 Vi가 공급된다.

Vi > V r이면 전압 V 0 = - V r(음의 포화 전압)이 비교기의 출력에 설정됩니다. 반대의 경우 V 0 = +V r을 얻습니다. 입력을 교환할 수 있으며 이로 인해 출력 신호가 반전됩니다.

5.3. 측정 신호 전환

정보 및 측정 기술에서 아날로그 측정 변환을 구현할 때 필요한 과도 프로세스를 유발하고 반응 요소에 저장된 에너지를 소멸시키기 위해 측정 회로의 두 개 이상의 지점 사이를 전기적으로 연결해야 하는 경우가 많습니다(예: 커패시터 방전), 측정 회로의 전원 연결, 아날로그 셀 메모리 켜기, 샘플링 중 연속 프로세스 샘플 채취 등. 또한 많은 측정 장비는 수많은 전기에 걸쳐 순차적으로 측정 변환을 수행합니다. 공간에 분포된 양. 위의 내용을 구현하기 위해 측정 정류자와 측정 키가 사용됩니다.

측정 스위치는 공간적으로 분리된 아날로그 신호를 시간적으로 분리된 신호로 변환하거나 그 반대로 변환하는 장치입니다.

아날로그 신호 측정 스위치의 특징은 다음과 같습니다.

전환된 수량의 동적 범위;

전송계수 오류;

속도(한 번의 스위칭 작업을 수행하는 데 필요한 스위칭 주파수 또는 시간);

전환된 신호의 수;

스위칭 횟수 제한(접촉식 측정 키가 있는 스위치의 경우)

정류자에 사용되는 측정 키의 유형에 따라 접촉식 및 비접촉식 스위치.

측정 스위치는 전류-전압 특성의 비선형성이 명확하게 표현된 2단자 네트워크입니다. 키의 한 상태(닫힘)에서 다른 상태(열림)로의 전환은 제어 요소를 사용하여 수행됩니다.

5.4. 아날로그에서 디지털로의 변환

아날로그에서 디지털로의 변환은 측정 절차의 필수적인 부분입니다. 기기를 표시할 때 이 작업은 실험자가 수치 결과를 읽는 것과 같습니다. 디지털 및 프로세서 기반 측정 장비에서는 아날로그-디지털 변환이 자동으로 수행되며 결과는 디스플레이로 직접 전송되거나 프로세서에 입력되어 후속 측정 변환을 수치 형식으로 수행합니다.

측정 시 아날로그에서 디지털로 변환하는 방법은 깊고 철저하게 개발되었으며, 해당 코드 조합(숫자)을 사용하여 고정된 순간에 입력 영향의 순간 값을 나타내는 것으로 귀결되었습니다. 아날로그-디지털 변환의 물리적 기반은 게이팅 및 고정 기준 레벨과의 비교입니다. 가장 널리 사용되는 ADC에는 비트별 코딩, 순차 카운팅, 추적 밸런싱 등이 있습니다. 향후 ADC 및 디지털 측정 개발 추세와 관련된 아날로그-디지털 변환 방법론의 문제는 특히 다음과 같습니다.

통합 기술의 발전으로 점점 더 널리 보급되고 있는 가장 빠른 매칭 ADC의 판독 모호성을 제거합니다.

중복 피보나치 수 체계를 기반으로 내결함성을 달성하고 ADC의 도량형 특성을 개선합니다.

통계적 테스트 방법의 아날로그를 디지털로 변환하기 위한 응용 프로그램입니다.

5.4.1 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기

디지털-아날로그(DAC) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 자동 제어 및 조절 시스템의 필수적인 부분입니다. 또한 측정된 물리량의 대부분은 아날로그이고 처리, 표시 및 등록은 일반적으로 디지털 방법으로 수행되므로 DAC 및 ADC는 자동 측정 장비에 널리 사용됩니다. 따라서 DAC 및 ADC는 디지털 측정 장비(전압계, 오실로스코프, 스펙트럼 분석기, 상관기 등), 프로그래밍 가능한 전원 공급 장치, 음극선관 디스플레이, 플로터, 모니터링 요소 및 미세 회로 설치용 레이더 시스템의 일부이며 중요한 구성 요소입니다. 각종 변환기 및 생성기, 컴퓨터 정보 입출력 장치. DAC 및 ADC 사용에 대한 광범위한 전망이 원격 측정 및 TV 분야에서 열리고 있습니다. 소형이고 상대적으로 저렴한 DAC 및 ADC의 연속 생산은 과학 및 기술 분야에서 이산 연속 변환 방법을 더욱 광범위하게 사용할 수 있는 기회를 제공할 것입니다.

DAC 및 ADC에는 모듈형, 하이브리드, 통합형의 세 가지 유형의 설계 및 기술 설계가 있습니다. 동시에 총 생산량에서 DAC 및 ADC 집적 회로(IC) 생산이 차지하는 비중은 지속적으로 증가하고 있으며 이는 마이크로프로세서 및 디지털 데이터 처리 방법의 광범위한 사용으로 인해 크게 촉진되고 있습니다. DAC는 입력 디지털 신호에 비례하는 출력 아날로그 신호(전압 또는 전류)를 생성하는 장치입니다. 이 경우 출력 신호의 값은 출력 신호의 전체 범위를 결정하는 기준 전압 U op의 값에 따라 달라집니다. 아날로그 신호를 기준 전압으로 사용하는 경우 DAC의 출력 신호는 입력 디지털과 출력의 곱에 비례합니다. 비슷한 물건 ADC에서 출력의 디지털 코드는 변환된 입력 아날로그 신호와 전체 스케일에 해당하는 기준 신호의 비율에 의해 결정됩니다. 이 관계는 기준 신호가 법률에 따라 변경되는 경우에도 적용됩니다. ADC는 디지털 출력이 있는 비율 측정기 또는 전압 분배기로 생각할 수 있습니다.

5.4.2. ADC의 작동 원리, 기본 요소 및 블록 다이어그램

현재 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 유형의 ADC가 개발되었습니다. 어떤 경우에는 가장 중요한 요구 사항이 높은 정확도이고 다른 경우에는 변환 속도입니다.

작동 원리에 따라 기존의 모든 유형의 ADC는 입력 변환 신호를 이산 전압 레벨과 비교하는 ADC와 통합 유형의 ADC라는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

변환되는 입력 신호를 이산 전압 레벨로 비교하는 ADC는 기본적으로 해당 디지털 코드와 동등한 전압 레벨을 생성하고 이러한 전압 레벨을 입력 전압과 비교하여 입력 신호의 디지털 등가물을 결정하는 변환 프로세스를 사용합니다. 이 경우, 전압 레벨은 동시에, 순차적으로 또는 복합적으로 형성될 수 있다.

직렬 카운팅 ADC계단식 톱니파 전압을 사용하는 것은 가장 간단한 변환기 중 하나입니다(그림 5.12).

"시작" 신호는 카운터를 0 상태로 설정한 후, 클럭 펄스가 주파수와 함께 입력에 도달함에 따라 f t DAC의 출력 전압은 단계적으로 선형적으로 증가합니다.

전압 U out이 U in 값에 도달하면 비교 회로는 카운터의 펄스 계산을 중지하고 후자의 출력 코드가 메모리 레지스터에 입력됩니다. 이러한 ADC의 비트 깊이와 해상도는 그 안에 사용되는 DAC의 비트 깊이와 해상도에 따라 결정됩니다. 변환 시간은 변환되는 입력 전압의 레벨에 따라 달라집니다. 풀 스케일 값에 해당하는 입력 전압의 경우 MF를 채워야 하며 동시에 DAC 입력에서 풀 스케일 코드를 생성해야 합니다. 이를 위해서는 n비트 DAC에 대한 클록 주기의 (2n - 1)배의 변환 시간이 필요합니다. 빠른 아날로그-디지털 변환을 위해 이러한 ADC를 사용하는 것은 비실용적입니다.

안에 ADC 추적(그림 5.13) 합산계는 입력 전압 변화를 추적하기 위해 반전 카운터 RSch로 대체됩니다. CV의 출력 신호는 ADC의 입력 전압이 DAC의 출력 전압을 초과하는지 여부에 따라 카운팅 방향을 결정합니다.

측정을 시작하기 전에 RF 주파수는 눈금의 중간(01 ... 1)에 해당하는 상태로 설정됩니다. 추적 ADC의 첫 번째 변환 주기는 직렬 카운팅 ADC의 변환 주기와 유사합니다. 앞으로는 이 ADC가 여러 클록 기간에 걸쳐 입력 신호의 작은 편차를 추적하고 두 클록 사이의 불일치 부호에 따라 RF 주파수 제어 장치에 기록된 펄스 수를 늘리거나 줄이므로 변환 주기가 크게 줄어듭니다. 변환된 전압 Uin의 현재 값과 DAC의 출력 전압입니다.

연속 근사 ADC(비트별 균형 조정)매우 간단한 구현으로 인해 가장 널리 사용되는 동시에 높은 해상도, 정확성 및 속도를 보장하며 병렬 변환 방법을 구현하는 ADC에 비해 성능은 약간 낮지만 해상도는 훨씬 높습니다.

성능을 높이기 위해 펄스 분배기와 연속 근사 레지스터가 제어 장치로 사용됩니다. 입력전압은 생성된 바이너리 코드의 최상위 비트에 해당하는 값부터 시작하여 기준전압(DAC 피드백 전압)과 비교됩니다.

RI를 사용하여 ADC를 시작하면 RPP가 초기 상태로 설정됩니다.

1000. . .0. 이 경우 변환 범위의 절반에 해당하는 전압이 DAC 출력에서 생성되며 이는 최상위 비트를 켜서 보장됩니다. 입력 신호가 DAC의 신호보다 작으면 다음 클록 사이클에서 RPP를 사용하여 DAC의 디지털 입력에 코드 0100이 생성됩니다. . 0은 두 번째로 중요한 숫자를 포함하는 것에 해당합니다. 결과적으로 DAC 출력 신호는 절반으로 줄어듭니다.

입력 신호가 DAC의 신호를 초과하면 다음 클록 사이클에서 DAC의 디지털 입력에서 코드 0110 ... 0의 형성이 보장되고 추가 세 번째 비트가 포함됩니다. 이 경우 1.5배 증가한 DAC의 출력전압을 다시 입력전압 등과 비교한다. 앞서 설명한 과정을 반복한다. N횟수(어디서 N-ADC 비트 수).

결과적으로, DAC의 최하위 숫자의 한 단위 이하로 입력과 다른 전압이 DAC의 출력에서 생성됩니다. 변환 결과는 RPP의 출력에서 가져옵니다.

이 방식의 장점은 멀티 비트(최대 12비트 이상)의 비교적 고속 변환기(변환 시간이 수백 나노초 정도)를 구축할 수 있다는 것입니다.

ADC에서 직접 읽기(병렬형)(그림 5.15) 입력 신호는 모든 변압기의 입력에 동시에 적용됩니다. 중이는 ADC 비트 용량에 의해 결정되며 m = 2n - 1과 같습니다. 여기서 n은 ADC 비트 수입니다. 각 CV에서 신호는 특정 방전의 가중치에 해당하는 기준 전압과 비교되고 기준 전압에서 전원이 공급되는 저항 분배기의 노드에서 제거됩니다.

CV의 출력 신호는 입력 전압과 동등한 디지털 병렬 코드를 생성하는 논리 디코더에 의해 처리됩니다. 이러한 ADC는 최고의 성능을 제공합니다. 이러한 ADC의 단점은 비트 깊이가 증가함에 따라 필요한 요소 수가 실질적으로 두 배가 되어 이러한 유형의 다중 비트 ADC를 구축하기 어렵다는 것입니다. 변환 정확도는 전압 변환기와 저항 분배기의 정확도와 안정성에 의해 제한됩니다. 고속으로 비트 심도를 높이기 위해 출력 코드의 하위 비트가 DS의 두 번째 단계 출력에서 제거되고 최상위 비트가 출력에서 제거되는 2단계 ADC가 구현됩니다. 첫 번째 단계의 DS.

펄스 폭 변조 기능을 갖춘 ADC(단일 사이클 통합)

ADC는 입력 아날로그 신호 Uin의 레벨이 펄스로 변환되고, 지속 시간 t 펄스는 입력 신호 값의 함수이며, 주기 수를 계산하여 디지털 형식으로 변환된다는 특징이 있습니다. 펄스의 시작과 끝 사이에 맞는 기준 주파수입니다. 연결의 영향을 받는 적분기의 출력 전압

입력 U op에 적용하면 속도에 따라 0 레벨에서 변경됩니다.

적분기의 출력 전압이 입력 전압 Uin과 같아지는 순간 CV가 트리거되고 그 결과 펄스 지속 시간의 형성이 종료되며 그 동안 기준 주파수의 기간 수가 계산됩니다. ADC 카운터. 펄스 지속 시간은 전압 U out이 0 레벨에서 U in으로 변경되는 시간에 의해 결정됩니다.

이 변환기의 장점은 단순성이며 단점은 상대적으로 속도가 느리고 정확도가 낮다는 것입니다.

1. 장치, 작동 원리 및 응용 프로그램은 무엇입니까?

a) 광전 변환기;

광전 변환기는 변환기에 입사하는 광속에 따라 출력 신호가 달라지는 변환기입니다. 광전 변환기 또는 앞으로 부르게 될 광전지는 세 가지 유형으로 나뉩니다.

1) 외부 광효과를 갖는 광전지

이 제품은 진공 또는 가스로 채워진 구형 유리 실린더로 내부 표면에 감광성 물질 층이 도포되어 음극을 형성합니다. 양극은 니켈 와이어의 링 또는 메쉬 형태로 만들어집니다. 어두워진 상태에서는 열이온 방출과 전극 사이의 누출로 인해 암전류가 광전지를 통과합니다. 조명을 받으면 광양자의 영향을 받는 광전 음극은 전자를 모방합니다. 양극과 음극 사이에 전압을 가하면 이들 전자가 전류를 형성합니다. 전기 회로에 연결된 광전지의 조명이 변하면 이 회로의 광전류도 그에 따라 변합니다.

2) 내부 광효과를 갖는 광전지

이는 예를 들어 카드뮴 셀렌화물로 만들어진 접점이 있는 균질한 반도체 웨이퍼로, 광속의 영향으로 저항이 변합니다. 내부 광전 효과는 물질 내부에 자유롭게 남아 있는 원자의 전자 궤도에서 빛 양자에 의해 제거된 자유 전자의 출현으로 구성됩니다. 반도체와 같은 물질에서 자유 전자의 출현은 전기 저항의 감소와 동일합니다. 포토레지스터는 높은 감도와 선형 전류-전압 특성(볼트-암페어 특성)을 가지고 있습니다. 저항은인가 전압에 의존하지 않습니다.

3) 광전지 변환기.

이러한 변환기는 장벽 층의 광전 효과로 인해 빛을 흡수할 때 자유 전자와 EMF를 생성하는 활성 감광성 반도체입니다.

포토다이오드(PD)는 포토다이오드와 발생기(밸브)의 두 가지 모드로 작동할 수 있습니다. 포토트랜지스터는 포토다이오드와 광전류 증폭기가 결합된 두 개 이상의 p-접합을 갖는 복사 에너지의 반도체 수신기입니다.

포토다이오드와 같은 포토트랜지스터는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 데 사용됩니다.

b) 용량성 변환기;

용량성 변환기는 측정되는 비전기량의 영향으로 용량이 변하는 커패시터입니다. 플랫 커패시터는 용량성 변환기로 널리 사용되며, 그 커패시턴스는 공식 C = e0eS/5로 표현될 수 있습니다. 여기서 e0은 공기의 유전 상수(e0 = 8.85 10"12F/m, e는 상대 유전율)입니다. 커패시터 플레이트 사이의 매체 상수, S-라이닝 영역, 라이닝 간 5-거리)

측정된 비전기적 양은 이러한 매개변수와 기능적으로 관련될 수 있으므로 용량성 변환기의 설계는 응용 분야에 따라 매우 다를 수 있습니다. 액체 및 과립체의 수준을 측정하기 위해 원통형 또는 평면 커패시터가 사용됩니다. 작은 변위, 빠르게 변하는 힘과 압력을 측정하기 위한 - 플레이트 사이에 가변 간격이 있는 차동 용량성 변환기. 다양한 비전기량을 측정하기 위해 용량성 변환기를 사용하는 원리를 고려해 보겠습니다.

c) 열 변환기;

열 변환기는 환경과 열교환하는 높은 온도 계수를 갖는 전류가 흐르는 도체 또는 반도체입니다. 열교환에는 여러 가지 방법이 있습니다. 환경의 열전도도; 도체 자체의 열전도율; 방사능.

도체와 환경 사이의 열교환 강도는 다음 요소에 따라 달라집니다. 가스 또는 액체 매체의 속도; 매체의 물리적 특성(밀도, 열전도도, 점도); 주변 온도; 도체의 기하학적 치수. 나열된 요소에 대한 도체 온도 및 그에 따른 저항의 의존성은 다음과 같습니다.

온도, 속도, 농도, 밀도(진공) 등 가스 또는 액체 매질을 특성화하는 다양한 비전기량을 측정하는 데 사용됩니다.

d) 이온화 변환기;

이온화 변환기는 측정된 비전기량이 기체 매질의 전자 및 이온 전도성 전류와 기능적으로 관련되는 변환기입니다. 전자와 이온의 흐름은 이온화 변환기에서 하나 또는 다른 이온화제의 영향으로 기체 매질을 이온화하거나 열이온 방출에 의해 또는 기체 매질의 분자에 전자 등을 충격을 가하여 얻습니다.

이온화 변환기의 필수 요소는 소스와 방사선 수신기입니다.

e) 가변저항 변환기;

가변 저항 변환기는 측정되는 비전기적 양의 영향을 받아 모터가 움직이는 가변 저항입니다. 절연재로 만들어진 프레임에 와이어가 일정한 피치로 감겨 있습니다. 프레임 상단 테두리의 와이어 절연체가 청소되고 브러시가 금속을 따라 미끄러집니다. 추가 브러시는 슬립 링을 따라 미끄러집니다. 두 브러시 모두 구동 롤러에서 분리되어 있습니다. 가변저항 변환기는 프레임에 감긴 와이어와 레오코드 유형 모두로 제작됩니다. 선재로는 니크롬, 망가닌, 콘스탄탄 등이 사용되며, 접촉면의 내마모성에 대한 요구사항이 매우 높거나 접촉 압력이 매우 낮은 경우에는 백금과 이리듐, 팔라듐 등과의 합금이 사용되는 중요한 경우가 있습니다. . 가변 저항 와이어는 에나멜 또는 산화물 층으로 코팅되어 인접한 회전을 서로 분리해야 합니다. 엔진은 0.003...0.005 N의 접촉 압력을 갖는 2개 또는 3개의 와이어(이리듐이 포함된 백금) 또는 0.05...0.1 N의 힘을 갖는 플레이트형(은, 인청동)으로 구성됩니다. 감긴 와이어가 연마됩니다. 접촉면의 폭은 와이어 직경의 2~3배와 같습니다. 가변저항 변환기의 프레임은 절연 바니시 또는 산화막으로 코팅된 텍스톨라이트, 플라스틱 또는 알루미늄으로 만들어집니다. 프레임의 모양은 다양합니다. 가변 저항 변환기의 리액턴스는 매우 작으며 일반적으로 오디오 범위의 주파수에서는 무시될 수 있습니다.

저항력 변환기는 제한된 주파수 범위에서 진동 가속도와 진동 변위를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

f) 스트레인 게이지 변환기;

스트레인 게이지 변환기(스트레인 게이지)는 인장 또는 압축 변형이 가해지면 저항이 변하는 도체입니다. 도체 I의 길이와 단면적 S는 변형에 따라 변합니다. 결정 격자의 이러한 변형으로 인해 도체 p의 저항률이 변경되고 결과적으로 전체 저항이 변경됩니다.

응용 프로그램: 경로, 가속도, 힘, 굽힘 또는 토크, 가스 또는 액체 압력과 같은 보조 탄성 요소(스프링)의 변형에 비례하는 변형 및 기계적 응력뿐만 아니라 기타 정적 및 동적 기계적 양을 측정합니다. 등. 이러한 측정된 양으로부터 파생된 양(예: 질량(무게), 탱크 충전 정도 등)을 결정할 수 있습니다. 종이 기반 와이어 스트레인 게이지와 호일 및 필름 스트레인 게이지는 0.005~0.02~1.5~2%의 상대 변형률을 측정하는 데 사용됩니다. 느슨한 와이어 스트레인 게이지는 최대 6~10%의 스트레인을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 스트레인 게이지는 실질적으로 관성이 없으며 주파수 범위 0~100kHz에서 사용됩니다.

g) 유도 변환기;

유도 측정 변환기는 위치(변위)를 전기 신호로 변환하도록 설계되었습니다. 이 제품은 기계 및 장비 공학에서 선형 치수 측정 자동화 문제를 해결하기 위한 가장 작고 소음에 강하며 안정적이고 경제적인 측정 변환기입니다.

유도 변환기는 스핀들이 롤링 가이드에 배치되는 하우징으로 구성되며, 앞쪽 끝에는 측정 팁이 있고 뒤쪽에는 전기자가 있습니다. 가이드는 고무 커프로 외부 영향으로부터 보호됩니다. 스핀들에 연결된 전기자는 본체에 고정된 코일 내부에 위치합니다. 결과적으로 코일 권선은 하우징에 고정된 케이블에 전기적으로 연결되고 원추형 스프링에 의해 꼬임으로부터 보호됩니다. 케이블의 자유단에는 변환기를 보조 장치에 연결하는 데 사용되는 커넥터가 있습니다. 몸체와 스핀들은 경화된 스테인레스 스틸로 만들어졌습니다. 전기자를 스핀들에 연결하는 어댑터는 티타늄 합금으로 구성됩니다. 측정력을 생성하는 스프링이 중앙에 위치하므로 스핀들이 움직일 때 마찰이 제거됩니다. 이러한 변환기 설계를 통해 무작위 오류 및 판독 편차가 0.1미크론 미만으로 감소됩니다.

유도 변환기는 주로 선형 및 각도 변위를 측정하는 데 널리 사용됩니다.

h) 자기탄성 변환기;

자기탄성 변환기는 전자기 변환기의 한 유형입니다. 그들은 강자성체에 대한 기계적 힘 P(인장, 압축, 굽힘, 비틀림)의 영향과 관련하여 발생하는 기계적 응력 σ에 따라 강자성체의 투자율 μ 변화 현상을 기반으로 합니다. 강자성 코어의 투자율 변화는 코어 RM의 자기저항 변화를 야기한다. RM의 변화는 코어에 위치한 코일 L의 인덕턴스의 변화로 이어집니다. 따라서 자기탄성 변환기에는 다음과 같은 변환 체인이 있습니다.

Р -> σ -> μ -> Rм -> L.

자기탄성 변환기는 두 개의 권선(변압기 유형)을 가질 수 있습니다. 투자율의 변화로 인한 힘의 영향으로 권선 사이의 상호 인덕턴스 M과 2차 권선의 유도 EMF E가 변경됩니다. 이 경우 변환 회로는 다음과 같은 형식을 갖습니다.

P -> σ -> μ -> Rm -> M -> E.

기계적 변형의 영향으로 강자성 재료의 자기 특성이 변경되는 효과를 자기탄성 효과라고 합니다.

자기탄성 변환기가 사용됩니다.

고압(10 N/mm2 또는 100 kg/cm2 이상)을 측정하는 경우 압력을 직접 감지하고 추가 변환기가 필요하지 않습니다.

힘을 측정합니다. 이 경우 장치의 측정 한계는 자기탄성 변환기의 면적에 따라 결정됩니다. 이러한 변환기는 힘의 영향으로 아주 약간 변형됩니다. 응, 언제? 엘= 50mm, △ 엘 < 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 .

i) 전해 저항 변환기;

전해 변환기는 일종의 전기화학 변환기입니다. 일반적으로 전기화학적 변환기는 전극이 배치된 용액으로 채워진 전해조로, 변환기를 측정 회로에 연결하는 역할을 합니다. 전기 회로의 요소로서 전해조는 발생하는 EMF, 통과 전류로 인한 전압 강하, 저항, 커패시턴스 및 인덕턴스를 특징으로 할 수 있습니다. 이러한 전기적 매개변수와 측정된 비전기적 양 사이의 관계를 분리하고 다른 요소의 영향을 억제함으로써 액체 및 기체 매체의 구성 및 농도, 압력, 변위, 속도, 가속도 및 기타 수량. 전지의 전기적 매개변수는 용액과 전극의 구성, 전지의 화학적 변형, 온도, 용액의 이동 속도 등에 따라 달라집니다. 전기화학적 변환기의 전기적 매개변수와 비전기량 사이의 관계는 다음과 같이 결정됩니다. 전기화학의 법칙.

전해 변환기의 작동 원리는 전해질의 구성 및 농도뿐만 아니라 셀의 기하학적 치수에 대한 전해 셀 저항의 의존성을 기반으로 합니다. 전해 변환기 액체 기둥 저항:

R = ρh/S = k/૪

여기서 ૪= 1/ρ - 전해질의 특정 전도도; k는 기하학적 치수의 비율에 따른 변환기 상수이며 일반적으로 실험적으로 결정됩니다.