ทรานสดิวเซอร์วัดแบบพาราเมตริก ตัวแปลงฟังก์ชัน: การวัด, พาราเมตริก, เครื่องกำเนิด

องค์ประกอบหลักของเครื่องมือวัดที่ใช้กันมากที่สุดคือทรานสดิวเซอร์การวัดหลัก ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อแปลงปริมาณทางกายภาพที่วัดได้ (ปริมาณอินพุต) ให้เป็นสัญญาณข้อมูลการวัด (ปริมาณเอาต์พุต) ซึ่งโดยปกติจะเป็นทางไฟฟ้า สะดวกสำหรับการประมวลผลต่อไป

ตัวแปลงหลักแบ่งออกเป็นพาราเมตริกและตัวกำเนิด ในตัวแปลงพารามิเตอร์ ค่าเอาท์พุตแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ใดๆ ของวงจรไฟฟ้า (ความต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ ความจุ ฯลฯ) ในตัวแปลงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ค่าเอาท์พุตคือ EMF ไฟฟ้าหรือประจุที่เกิดจากพลังงานของปริมาณที่วัดได้

มีทรานสดิวเซอร์การวัดหลายประเภทซึ่งมีปริมาณอินพุตเป็นความดัน แรง หรือแรงบิด ตามกฎแล้ว ในทรานสดิวเซอร์เหล่านี้ ปริมาณอินพุตจะกระทำกับองค์ประกอบยืดหยุ่นและทำให้เกิดการเสียรูป ซึ่งจากนั้นจะถูกแปลงเป็นสัญญาณที่ผู้สังเกตรับรู้ (อุปกรณ์บ่งชี้ทางกล) หรือเป็นสัญญาณไฟฟ้า

โดยส่วนใหญ่ คุณสมบัติเฉื่อยของคอนเวอร์เตอร์จะถูกกำหนดโดยความถี่ธรรมชาติขององค์ประกอบยืดหยุ่น ยิ่งมีค่าสูง คอนเวอร์เตอร์ก็จะยิ่งเฉื่อยน้อยลง ค่าสูงสุดของความถี่เหล่านี้เมื่อใช้โลหะผสมที่มีโครงสร้างคือ 50...100 kHz วัสดุที่เป็นผลึก (ควอตซ์ แซฟไฟร์ ซิลิคอน) ใช้ในการผลิตองค์ประกอบยืดหยุ่นของทรานสดิวเซอร์ที่แม่นยำเป็นพิเศษ

คอนเวอร์เตอร์แบบต้านทานคือคอนเวอร์เตอร์แบบพาราเมตริกซึ่งค่าเอาต์พุตคือการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าซึ่งอาจเกิดจากอิทธิพลของปริมาณของลักษณะทางกายภาพต่างๆ - เครื่องกล, ความร้อน, แสง, แม่เหล็ก ฯลฯ

ตัวแปลงโพเทนชิโอเมตริกคือลิโน่ซึ่งเครื่องยนต์ถูกเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของค่าที่วัดได้ (ค่าอินพุต) ปริมาณเอาต์พุตคือความต้านทาน

ทรานสดิวเซอร์แบบโพเทนชิโอเมตริกใช้ในการวัดตำแหน่งขององค์ประกอบควบคุม (เชิงเส้นและเชิงมุม) ในเกจวัดระดับ ในเซ็นเซอร์ (เช่น ความดัน) เพื่อวัดการเสียรูปขององค์ประกอบการตรวจจับแบบยืดหยุ่น ข้อดีของตัวแปลงโพเทนชิโอเมตริกคือสัญญาณเอาท์พุตขนาดใหญ่ ความเสถียรของคุณลักษณะทางมาตรวิทยา ความแม่นยำสูง และข้อผิดพลาดของอุณหภูมิที่ไม่มีนัยสำคัญ ข้อเสียเปรียบหลักคือช่วงความถี่แคบ (หลายสิบเฮิรตซ์)

การทำงานของสเตรนเกจขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของตัวนำและเซมิคอนดักเตอร์ในระหว่างการเปลี่ยนรูปเชิงกล (ผลของความเครียด) สเตรนเกจลวด (หรือฟอยล์) คือลวดเส้นเล็กโค้งงอเป็นรูปซิกแซกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.02...0.05 มม. หรือเทปฟอยล์ที่มีความหนา 4...12 ไมครอน (ตาราง) ซึ่งติดอยู่กับวัสดุพิมพ์ ของวัสดุฉนวนไฟฟ้า ตัวนำทองแดงนำออกเชื่อมต่อกับปลายกริด ทรานสดิวเซอร์ที่ติดอยู่กับชิ้นส่วนจะรับรู้ถึงความผิดปกติของชั้นผิวของมัน

เมื่อทำการวัดการเสียรูปและความเค้นในชิ้นส่วนและโครงสร้าง ตามกฎแล้ว จะไม่มีความเป็นไปได้ที่จะปรับเทียบช่องการวัด และข้อผิดพลาดในการวัดคือ 2...10% ในกรณีของการใช้สเตรนเกจในทรานสดิวเซอร์การวัดหลัก ข้อผิดพลาดสามารถลดลงเหลือ 0.5...1% โดยการสอบเทียบ ข้อเสียเปรียบหลักของสเตรนเกจประเภทนี้คือสัญญาณเอาต์พุตขนาดเล็ก

ในการวัดการเสียรูปเล็กน้อยขององค์ประกอบที่ไวต่อความยืดหยุ่นของทรานสดิวเซอร์วัด จะใช้สเตรนเกจของเซมิคอนดักเตอร์ที่ปลูกโดยตรงบนองค์ประกอบยืดหยุ่นที่ทำจากซิลิคอนหรือแซฟไฟร์

เมื่อทำการวัดความเครียดแบบไดนามิกที่มีความถี่สูงถึง 5 kHz ควรใช้สเตรนเกจลวดหรือฟอยล์ที่มีฐานไม่เกิน 10 มม. และความเครียดสูงสุดสำหรับพวกมันไม่ควรเกิน 0.1% (0.02% สำหรับเซมิคอนดักเตอร์)

การทำงานของทรานสดิวเซอร์เพียโซอิเล็กทริกจะขึ้นอยู่กับลักษณะของประจุไฟฟ้าเมื่อคริสตัลเสียรูป (เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกโดยตรง)

ทรานสดิวเซอร์เพียโซอิเล็กทริกให้ความสามารถในการวัดปริมาณที่แปรผันอย่างรวดเร็ว (ความถี่ธรรมชาติของทรานสดิวเซอร์ถึง 200 kHz) มีความน่าเชื่อถือสูงและมีขนาดเล็ก ขนาดและมวล ข้อเสียเปรียบหลักคือความยากในการวัดปริมาณที่เปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ และในการดำเนินการสอบเทียบแบบคงที่เนื่องจากไฟฟ้ารั่วจากพื้นผิวของคริสตัล

ตัวแปลงไฟฟ้าสถิตสามารถแสดงแผนผังเป็นอิเล็กโทรด (แผ่น) สองตัวที่มีพื้นที่ F ซึ่งขนานกันที่ระยะ d ในตัวกลางที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก e

โดยทั่วไปแล้วตัวแปลงเหล่านี้ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ว่าค่าเอาต์พุตคือการเปลี่ยนแปลงความจุ (ในกรณีนี้เรียกว่า capacitive) และค่าอินพุตอาจเป็นการเคลื่อนไหวทางกลที่เปลี่ยนช่องว่าง d หรือพื้นที่ F หรือ a การเปลี่ยนแปลงค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของตัวกลาง e เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ องค์ประกอบทางเคมีและอื่น ๆ

นอกจากความจุแล้ว EMF ยังใช้เป็นค่าเอาท์พุตของตัวแปลงไฟฟ้าสถิต เกิดจากการเคลื่อนที่ร่วมกันของอิเล็กโทรดที่อยู่ในสนามไฟฟ้า (โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ตัวอย่างเช่น ไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ทำงานในโหมดเจนเนอเรเตอร์ โดยแปลงพลังงานของการสั่นทางเสียงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า

ข้อดีของตัวแปลงไฟฟ้าสถิตคือการไม่มีเสียงรบกวนและความร้อนในตัวเอง อย่างไรก็ตาม เพื่อป้องกันการรบกวน สายเชื่อมต่อและตัวแปลงจะต้องได้รับการป้องกันอย่างระมัดระวัง

สำหรับตัวแปลงอุปนัยค่าเอาต์พุตคือการเปลี่ยนแปลงตัวเหนี่ยวนำและค่าอินพุตสามารถเคลื่อนที่ของแต่ละส่วนของตัวแปลงซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของวงจรแม่เหล็กการเหนี่ยวนำร่วมกันระหว่างวงจร ฯลฯ

ข้อดีของคอนเวอร์เตอร์คือ: ความเป็นเชิงเส้นของคุณสมบัติ, การพึ่งพาสัญญาณเอาท์พุตต่ำกับอิทธิพลภายนอก, แรงกระแทกและการสั่นสะเทือน; ความไวสูง ข้อเสีย - สัญญาณเอาต์พุตขนาดเล็กและความต้องการแรงดันไฟฟ้าความถี่สูง

หลักการทำงานของตัวแปลงความถี่การสั่นสะเทือนนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความถี่ธรรมชาติของสตริงหรือบริดจ์แบบบางเมื่อความตึงเปลี่ยนแปลง

ปริมาณอินพุตของตัวแปลงคือแรงทางกล (หรือปริมาณที่แปลงเป็นแรง - ความดัน แรงบิด ฯลฯ) ซึ่งรับรู้ได้จากองค์ประกอบยืดหยุ่นที่เชื่อมต่อกับจัมเปอร์

การใช้ตัวแปลงความถี่การสั่นสะเทือนสามารถทำได้เมื่อวัดปริมาณคงที่หรือเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป (ความถี่ไม่เกิน 100...150 Hz) มีความแม่นยำสูงและสัญญาณความถี่มีลักษณะเฉพาะด้วยภูมิคุ้มกันทางเสียงที่เพิ่มขึ้น

ตัวแปลงออปโตอิเล็กทริกใช้กฎการแพร่กระจายและการโต้ตอบกับสสารของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงแสง

องค์ประกอบหลักของคอนเวอร์เตอร์คือตัวรับรังสี สิ่งที่ง่ายที่สุดคือตัวแปลงความร้อน - ได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานรังสีทั้งหมดที่ตกกระทบให้เป็นอุณหภูมิ (ตัวแปลงแบบรวม)

โฟโตอิเล็กทริคคอนเวอร์เตอร์หลายชนิดซึ่งใช้เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกก็ใช้เป็นตัวรับรังสีเช่นกัน โฟโตอิเล็กทริคคอนเวอร์เตอร์เป็นแบบเลือกสรรเช่น พวกมันมีความไวสูงในช่วงความยาวคลื่นที่ค่อนข้างแคบ ตัวอย่างเช่น เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายนอก (การปล่อยอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของแสง) ถูกใช้ในโฟโตเซลล์และโฟโตมัลติพลายเออร์ที่เติมสุญญากาศและก๊าซ

ตาแมวสุญญากาศคือกระบอกแก้ว บนพื้นผิวด้านในซึ่งมีชั้นของวัสดุไวแสงถูกนำไปใช้ กลายเป็นแคโทด แอโนดทำในรูปแบบของวงแหวนหรือตาข่ายลวดโลหะ เมื่อแคโทดสว่างขึ้น กระแสการปล่อยแสงจะเกิดขึ้น กระแสไฟขาออกขององค์ประกอบเหล่านี้ไม่เกินหลายไมโครแอมป์ ในโฟโตเซลล์ที่เติมก๊าซ (ก๊าซเฉื่อย Ne, Ar, Kr, Xe ใช้ในการเติม) กระแสไฟเอาท์พุตจะเพิ่มขึ้น 5...7 เท่า เนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซโดยโฟโตอิเล็กตรอน

ในโฟโตมัลติพลายเออร์ การขยายโฟโตปัจจุบันหลักเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ - อิเล็กตรอน "น็อคเอาท์" จากแคโทดทุติยภูมิ (ตัวปล่อย) ที่ติดตั้งระหว่างแคโทดและแอโนด อัตราขยายทั้งหมดในหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์แบบหลายขั้นตอนสามารถเข้าถึงหลายแสน และกระแสเอาต์พุตสามารถสูงถึง 1 mA ตัวคูณแสงและองค์ประกอบสุญญากาศสามารถนำมาใช้ในการวัดปริมาณที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากปรากฏการณ์การปล่อยแสงนั้นแทบไม่มีความเฉื่อยเลย

การวัดความดัน

ในการวัดความดันรวมหรือแรงดันคงที่ จะมีการวางตัวรับพิเศษที่มีรูรับไว้ในการไหล ซึ่งเชื่อมต่อผ่านท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก (เส้นนิวแมติก) ไปยังทรานสดิวเซอร์หลักหรือเครื่องมือวัดที่เกี่ยวข้อง

ตัวรับแรงดันรวมที่ง่ายที่สุดคือท่อทรงกระบอกที่มีปลายตัดตั้งฉาก งอเป็นมุมฉากและหันไปทางการไหล เพื่อลดความไวของตัวรับต่อทิศทางการไหล (เช่น เมื่อทำการวัดการไหลด้วยการหมุนวนเล็กน้อย) จะใช้การออกแบบตัวรับพิเศษ ตัวอย่างเช่น ตัวรับแรงดันรวมที่มีการไหล (รูปที่ 3.3) มีคุณลักษณะเฉพาะโดยมีความคลาดเคลื่อนในการวัดไม่เกิน 1% ที่มุมเอียงจนถึง 45° ที่เลขมัค<0,8.

เมื่อวัดแรงดันสถิตใกล้กับผนังของช่อง รูรับที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5...1 มม. จะถูกสร้างไว้ที่ผนังโดยตรง (รูระบายน้ำ) ในพื้นที่ระบายน้ำไม่ควรมีความไม่สม่ำเสมอและขอบของรูไม่ควรมีเสี้ยน การวัดประเภทนี้เป็นเรื่องปกติมากเมื่อศึกษาการไหลในท่อและช่องทางในห้องเผาไหม้ ตัวกระจายอากาศ และหัวฉีด

ข้าว. 3.3. แผนภาพตัวรับแรงดันเต็ม:

ข้าว. 3.4. แผนภาพตัวรับแรงดันสถิต:

ก - รูปลิ่ม;

ข - ดิสก์;

c - รูปตัว L สำหรับการวัดที่ M £ 1.5

ในการวัดความดันคงที่ในการไหลจะใช้ตัวรับรูปลิ่มและดิสก์รวมถึงตัวรับในรูปแบบของท่อรูปตัว L (รูปที่ 3.4) โดยมีรูรับอยู่ที่พื้นผิวด้านข้าง เครื่องรับเหล่านี้ทำงานได้ดีที่ความเร็วต่ำกว่าเสียงและความเร็วเหนือเสียงต่ำ

เพื่อศึกษาการกระจายแรงกดในส่วนตัดขวางของช่อง หวีแรงดันรวมและแบบคงที่ที่มีตัวรับหลายตัว หรือรวงผึ้งรวมที่มีตัวรับทั้งแรงดันรวมและแรงดันคงที่ได้แพร่หลายมากขึ้น เมื่อทำการวัดการไหลด้วยโครงสร้างการไหลที่ซับซ้อน (ห้องเผาไหม้, ช่อง interblade ของ turbomachines) จะใช้ตัวรับแรงดันแบบปรับทิศทางได้และปรับทิศทางไม่ได้ซึ่งทำให้สามารถกำหนดค่าของความดันรวมและแรงดันคงที่และทิศทางของ เวกเตอร์ความเร็ว อันแรกได้รับการออกแบบมาเพื่อการวัดในการไหลแบบสองมิติ และการออกแบบช่วยให้สามารถติดตั้งเครื่องรับในตำแหน่งที่แน่นอนโดยการหมุนโดยสัมพันธ์กับเวกเตอร์ความเร็วการไหลในพื้นที่

เครื่องรับแบบปรับทิศทางไม่ได้จะมีรูรับหลายรู (5...7) ซึ่งสร้างขึ้นในผนังทรงกระบอกหรือทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก (3...10 มม.) หรือตั้งอยู่ที่ปลายท่อที่ตัดที่ มุมบางมุม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5...2 มม. ) รวมกันเป็นหน่วยโครงสร้างเดียว (รูปที่ 3.5) เมื่อกระแสไหลไปรอบๆ เครื่องรับ จะเกิดการกระจายแรงดันที่แน่นอน การใช้ค่าความดันที่วัดโดยใช้รูรับและผลการสอบเทียบเบื้องต้นของเครื่องรับในอุโมงค์ลม สามารถกำหนดค่าของความดันรวมและแรงดันคงที่และทิศทางของความเร็วการไหลในพื้นที่ได้

ที่ความเร็วการไหลเหนือเสียง คลื่นกระแทกจะเกิดขึ้นที่ด้านหน้าตัวรับความดัน และจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อประมวลผลผลการวัด ตัวอย่างเช่น จากค่าที่วัดได้ของความดันสถิต p ในการไหลและความดันรวม p*" ด้านหลังคลื่นกระแทกโดยตรง สามารถกำหนดตัวเลข M ได้โดยใช้สูตร Rayleigh แล้วตามด้วยค่าของความดันรวมใน การไหล:

เมื่อทดสอบเครื่องยนต์และส่วนประกอบต่างๆ จะใช้เครื่องมือต่างๆ เพื่อวัดความดัน (การเปลี่ยนรูปของตัวชี้ ของเหลว เกจวัดแรงดันแบบบันทึกเป็นกลุ่ม) ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานควบคุมโหมดการทำงานของวัตถุทดลองได้ ระบบการวัดข้อมูลใช้ตัวแปลงหลักหลายตัว ตามกฎแล้ว ความดัน หรือความแตกต่างของความดัน (เช่น ระหว่างที่วัดได้กับบรรยากาศ ระหว่างเต็มกับคงที่ ฯลฯ) จะกระทำกับองค์ประกอบการตรวจจับแบบยืดหยุ่น (เมมเบรน) ซึ่งการเปลี่ยนรูปจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า . ส่วนใหญ่แล้ว ทรานสดิวเซอร์แบบอุปนัยและไวต่อความเครียดจะใช้สำหรับการวัดความดันคงที่และการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ และใช้ทรานสดิวเซอร์เพียโซคริสตัลและอินดัคทีฟเมื่อวัดความดันแปรผัน

ข้าว. 3.5. แผนผังของตัวรับแรงดันห้าช่องสัญญาณ:

С x, С y, С z - ส่วนประกอบของเวกเตอร์ความเร็ว p i - ค่าความดันที่วัดได้

ดังตัวอย่างในรูป รูปที่ 3.6 แสดงแผนภาพของคอนเวอร์เตอร์ Sapphire-22DD ทรานสดิวเซอร์ประเภทนี้มีให้เลือกใช้งานหลายแบบซึ่งออกแบบมาเพื่อวัดความดันเกจ ความดันแตกต่าง สุญญากาศ ความดันสัมบูรณ์ ความดันเกจ และสุญญากาศในช่วงต่างๆ องค์ประกอบที่ไวต่อความยืดหยุ่นคือเมมเบรนโลหะ 2 ซึ่งมีการบัดกรีเมมเบรนแซฟไฟร์ที่มีสเตรนเกจซิลิคอนสปัตเตอร์ไว้ด้านบน ความแตกต่างของแรงดันที่วัดได้จะกระทำบนบล็อกที่ประกอบด้วยไดอะแฟรมสองตัว 5 เมื่อจุดศูนย์กลางถูกแทนที่ แรงที่ใช้แท่ง 4 จะถูกส่งไปยังคันโยก 3 ซึ่งนำไปสู่การเสียรูปของเมมเบรน 2 ด้วยสเตรนเกจ สัญญาณไฟฟ้าจากสเตรนเกจจะเข้าสู่หน่วยอิเล็กทรอนิกส์ 4 ซึ่งจะถูกแปลงเป็นสัญญาณรวม - กระแสตรง 0...5 หรือ 0...20 mA ตัวแปลงใช้พลังงานจากแหล่งที่มา กระแสตรงแรงดันไฟฟ้า 36 โวลต์

เมื่อทำการวัดแรงดันตัวแปร (เช่น การสั่นเป็นจังหวะ) แนะนำให้นำทรานสดิวเซอร์หลักมาใกล้กับตำแหน่งการวัดให้มากที่สุด เนื่องจากการมีอยู่ของสายนิวแมติกส์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการตอบสนองแอมพลิจูด-ความถี่ของระบบการวัด สุดยอดในแง่นี้คือวิธีการไม่ระบายน้ำ ซึ่งติดตั้งทรานสดิวเซอร์แรงดันขนาดเล็กแบบเรียบๆ โดยที่พื้นผิวไหลไปรอบๆ (ผนังช่อง ใบพัดคอมเพรสเซอร์ ฯลฯ) คอนเวอร์เตอร์ที่รู้จักมีความสูง 1.6 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางเมมเบรน 5 มม. ระบบที่มีตัวรับแรงดันและท่อนำคลื่น (l~100 มม.) (วิธีการรับแรงดันระยะไกล) ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน เพื่อปรับปรุงไดนามิก

ลักษณะเฉพาะ ใช้การเชื่อมโยงเสียงและไฟฟ้าแก้ไข

เนื่องจากมีจุดการวัดจำนวนมากในระบบการวัด จึงสามารถใช้ตัวสับเปลี่ยนนิวแมติกความเร็วสูงพิเศษได้ ซึ่งให้การเชื่อมต่อทางเลือกของจุดการวัดหลายสิบจุดกับตัวแปลงเดียว

เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำสูง จำเป็นต้องตรวจสอบเครื่องมือวัดความดันเป็นระยะๆ ภายใต้สภาวะการทำงานโดยใช้ตัวควบคุมอัตโนมัติ

การวัดอุณหภูมิ

ใช้เครื่องมือวัดหลากหลายชนิดเพื่อวัดอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์แบบเทอร์โมอิเล็กทริก (เทอร์โมคัปเปิ้ล) ประกอบด้วยตัวนำสองตัวที่ทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน โดยเชื่อมต่อกัน (เชื่อมหรือบัดกรี) เข้าด้วยกันที่ปลาย (ทางแยก) หากอุณหภูมิของทางแยกแตกต่างกัน กระแสจะไหลในวงจรภายใต้อิทธิพลของแรงเทอร์โมอิเล็กโตรโมทีฟ ซึ่งค่าจะขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำและอุณหภูมิของทางแยก ในระหว่างการวัด ตามกฎแล้ว จุดเชื่อมต่อจุดใดจุดหนึ่งจะถูกควบคุมอุณหภูมิ (ใช้น้ำแข็งละลายเพื่อจุดประสงค์นี้) จากนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเทอร์โมคัปเปิลจะสัมพันธ์กับอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ "ร้อน" โดยเฉพาะ

ตัวนำที่ไม่เหมือนกันสามารถรวมอยู่ในวงจรเทอร์โมอิเล็กทริกได้ ในกรณีนี้ EMF ที่ได้จะไม่เปลี่ยนแปลงหากข้อต่อทั้งหมดมีอุณหภูมิเท่ากัน คุณสมบัตินี้เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้สิ่งที่เรียกว่าสายต่อ (รูปที่ 3.7) ซึ่งเชื่อมต่อกับเทอร์โมอิเล็กโทรดที่มีความยาวจำกัด และ ด้วยวิธีนี้ จึงสามารถประหยัดวัสดุราคาแพงได้ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิเท่ากันที่จุดเชื่อมต่อของสายต่อ (Tc) และอัตลักษณ์ของเทอร์โมอิเล็กทริกกับเทอร์โมคัปเปิลหลักในช่วงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เป็นไปได้ Tc และ T0 (โดยปกติจะไม่เกิน 0.. .200°ซ) ในการใช้งานจริงของเทอร์โมคัปเปิ้ล อาจมีกรณีที่อุณหภูมิ T0 แตกต่างจาก 0°C จากนั้น ให้คำนึงถึงสถานการณ์นี้ด้วย แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเทอร์โมคัปเปิล ควรกำหนดเป็น E=E วัด +DE(T 0) และใช้การอ้างอิงการสอบเทียบเพื่อค้นหาค่าอุณหภูมิ โดยที่ Emeas คือค่าที่วัดได้ของ EMF DE(T 0) – ค่า EMF ที่สอดคล้องกับค่า T 0 และพิจารณาจากการขึ้นต่อกันของการสอบเทียบ การพึ่งพาการสอบเทียบสำหรับเทอร์โมคัปเปิลจะได้รับที่อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ "เย็น" T0 เท่ากับ 0°C การพึ่งพาเหล่านี้ค่อนข้างแตกต่างจากการพึ่งพาเชิงเส้น ดังตัวอย่างในรูป รูปที่ 3.8 แสดงการขึ้นต่อกันของการสอบเทียบสำหรับเทอร์โมคัปเปิลแพลตตินัม-โรเดียม-แพลตตินัม

คุณลักษณะบางประการของเทอร์โมคัปเปิ้ลที่พบมากที่สุดแสดงไว้ในตาราง 3.1.

ในทางปฏิบัติ เทอร์โมคัปเปิ้ลที่พบมากที่สุดคือเทอร์โมคัปเปิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอิเล็กโทรด 0.2...0.5 มม. ฉนวนไฟฟ้าของอิเล็กโทรดทำได้โดยการพันด้วยใยหินหรือด้ายซิลิกา ตามด้วยการชุบด้วยสารเคลือบเงาทนความร้อน วางเทอร์โมอิเล็กโทรดในหลอดเซรามิกหรือชิ้นส่วนร้อยสายของหลอดเหล่านี้ (“เม็ดบีด”) เทอร์โมคัปเปิลชนิดสายเคเบิลแพร่หลายมากขึ้น ซึ่งประกอบด้วยเทอร์โมอิเล็กโทรดสองตัวที่วางอยู่ในเปลือกผนังบางที่ทำจากเหล็กทนความร้อน เพื่อเป็นฉนวนเทอร์โมอิเล็กโทรด ช่องภายในของเปลือกจะเต็มไปด้วยผง MgO หรือ Al 2 O 3 เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเปลือก 0.5...6 มม.

ตารางที่ 3.1

ในการวัดอุณหภูมิขององค์ประกอบโครงสร้างอย่างถูกต้อง จะต้องฝังเทอร์โมคัปเปิลในลักษณะที่หัวต่อร้อนและเทอร์โมอิเล็กโทรดที่อยู่ใกล้ๆ จะไม่ยื่นออกมาเหนือพื้นผิว และสภาวะการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวเทอร์โมคัปเปิลไม่ถูกรบกวนเนื่องจากการติดตั้ง เทอร์โมคัปเปิล เพื่อลดข้อผิดพลาดในการวัดเนื่องจากการไหลออก (หรือการไหลเข้า) ของความร้อนจากจุดเชื่อมต่อร้อนตามแนวเทอร์โมอิเล็กโทรดเนื่องจากการนำความร้อน ควรวางเทอร์โมอิเล็กโทรดที่ระยะห่างหนึ่งใกล้กับจุดเชื่อมต่อ (7...10 มม.) ตามแนวไอโซเทอร์มโดยประมาณ . แผนภาพการเดินสายไฟสำหรับเทอร์โมคัปเปิ้ลที่ตรงตามข้อกำหนดที่ระบุจะแสดงในรูป 3.9. ชิ้นส่วนมีร่องลึก 0.7 มม. สําหรับวางจุดต่อและเทอร์โมอิเล็กโทรดที่อยู่ติดกัน ทางแยกถูกเชื่อมเข้ากับพื้นผิวโดยใช้การเชื่อมแบบสัมผัส ปิดร่องด้วยฟอยล์หนา 0.2...0.3 มม.

อิเล็กโทรดความร้อนจะถูกถอดออกจากช่องภายในของเครื่องยนต์หรือส่วนประกอบต่างๆ ผ่านข้อต่อ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเทอร์โมอิเล็กโทรดไม่รบกวนโครงสร้างการไหลมากเกินไป และฉนวนจะไม่ได้รับความเสียหายเนื่องจากการเสียดสีกันและต่อขอบคมของโครงสร้าง

เมื่อทำการวัดอุณหภูมิขององค์ประกอบที่หมุน จะต้องอ่านค่าเทอร์โมคัปเปิลโดยใช้แปรงหรือตัวสะสมกระแสปรอท ตัวสะสมกระแสไฟฟ้าแบบไม่สัมผัสก็กำลังได้รับการพัฒนาเช่นกัน

แผนภาพของเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิของการไหลของก๊าซแสดงไว้ในรูปที่ 1 3.10. จุดเชื่อมต่อร้อน 1 เป็นทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง d 0 (เทอร์โมอิเล็กโทรดสามารถเชื่อมแบบชนได้) เทอร์โมอิเล็กโทรด 2 ใกล้ทางแยกได้รับการแก้ไขในท่อเซรามิกสองช่องฉนวน 3 แล้วถอดออกจากตัวเรือน 4 ในรูป ตัวเรือน 4 แสดงเป็นระบายความร้อนด้วยน้ำ (จำเป็นต้องระบายความร้อนเมื่อวัดอุณหภูมิเกิน 1300...1500 K ) น้ำหล่อเย็นจะถูกจ่ายและระบายผ่านข้อต่อ 5

ที่อุณหภูมิก๊าซสูง ข้อผิดพลาดด้านระเบียบวิธีเกิดขึ้นเนื่องจากการระบายความร้อนออกจากจุดเชื่อมต่อเนื่องจากการนำความร้อนผ่านเทอร์โมอิเล็กโทรดไปยังตัวเทอร์โมคัปเปิลและการแผ่รังสีสู่สิ่งแวดล้อม การสูญเสียความร้อนเนื่องจากการนำความร้อนสามารถกำจัดได้เกือบทั้งหมดโดยทำให้แน่ใจว่าส่วนยื่นของท่อฉนวนมีค่าเท่ากับ 3...5 ของเส้นผ่านศูนย์กลาง

เพื่อลดการกำจัดความร้อนโดยการแผ่รังสีจึงใช้การป้องกันเทอร์โมคัปเปิล (รูปที่ 3.10, b, c) นอกจากนี้ยังช่วยปกป้องจุดเชื่อมต่อจากความเสียหาย และการชะลอตัวของการไหลภายในตะแกรงจะช่วยเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การฟื้นตัวของอุณหภูมิเมื่อวัดด้วยการไหลความเร็วสูง

นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาวิธีการหาอุณหภูมิของก๊าซจากการอ่านค่าของเทอร์โมคัปเปิลสองตัวที่มีเทอร์โมอิเล็กโทรดต่างกัน

ข้าว. 3.9. แผนภาพการเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิลสำหรับการวัดอุณหภูมิขององค์ประกอบห้องเผาไหม้

ข้าว. 3.10. วงจรเทอร์โมคัปเปิลสำหรับการวัดอุณหภูมิก๊าซ:

a - เทอร์โมคัปเปิลที่มีทางแยกเปิด: b, c - เทอร์โมคัปเปิลที่มีฉนวนหุ้ม; g - เทอร์โมคัปเปิลทางแยกคู่; 1 - ทางแยก: 2 – เทอร์โมอิเล็กโทรด; 3 - หลอดเซรามิก 4 - ร่างกาย; 5 - อุปกรณ์สำหรับจ่ายน้ำและการระบายน้ำ

เส้นผ่านศูนย์กลาง (รูปที่ 3.10, d) ช่วยให้คำนึงถึงการกำจัดความร้อนโดยการแผ่รังสี

ความเฉื่อยของเทอร์โมคัปเปิ้ลขึ้นอยู่กับการออกแบบ ดังนั้น ค่าคงที่ของเวลาจึงแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1...2 วินาทีสำหรับเทอร์โมคัปเปิลที่มีจุดเชื่อมต่อแบบเปิด ไปจนถึง 3...5 วินาทีสำหรับเทอร์โมคัปเปิลที่มีฉนวนหุ้ม

เมื่อศึกษาสาขาอุณหภูมิ (เช่น หลังกังหัน ห้องเผาไหม้ ฯลฯ) จะใช้หวีเทอร์โมคัปเปิล และในบางกรณีจะถูกติดตั้งในป้อมปืนหมุนได้ ซึ่งทำให้สามารถกำหนดรายละเอียดที่เพียงพอเกี่ยวกับการกระจายอุณหภูมิทั่วทั้งบริเวณ ภาพตัดขวาง

การทำงานของเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของตัวนำเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.05...0.1 มม. ทำจากทองแดง (t=-50...+150°C) นิกเกิล (t=-50...200°C) หรือแพลทินัม ( t=-200 ..500°ซ)

ลวดพันรอบกรอบและใส่ไว้ในกล่อง เทอร์โมมิเตอร์วัดแรงต้านทานมีความแม่นยำและเชื่อถือได้สูง แต่มีความเฉื่อยสูงและไม่เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิในท้องถิ่น เทอร์โมมิเตอร์วัดแรงต้านทานใช้ในการวัดอุณหภูมิอากาศที่ทางเข้าเครื่องยนต์ อุณหภูมิของน้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมัน ฯลฯ

เทอร์โมมิเตอร์เหลวใช้คุณสมบัติการขยายตัวทางความร้อนของของเหลว ปรอท (t=-30...+700°C) แอลกอฮอล์ (t=-100...+75°C) ฯลฯ ใช้เป็นของเหลวในการทำงาน เทอร์โมมิเตอร์เหลวใช้ในการวัดอุณหภูมิของของเหลวและก๊าซ สารสื่อในสภาพห้องปฏิบัติการตลอดจนเมื่อสอบเทียบเครื่องมืออื่นๆ

วิธีการวัดอุณหภูมิด้วยแสงจะขึ้นอยู่กับรูปแบบของการแผ่รังสีความร้อนจากวัตถุที่ให้ความร้อน ในทางปฏิบัติสามารถใช้ไพโรมิเตอร์ได้สามประเภท: ไพโรมิเตอร์ความสว่างซึ่งการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของการแผ่รังสีความร้อนของร่างกายด้วยอุณหภูมิที่ความยาวคลื่นคงที่ ไพโรมิเตอร์สีที่ใช้การเปลี่ยนแปลงในการกระจายพลังงานด้วยอุณหภูมิภายในส่วนหนึ่งของสเปกตรัมรังสี ไพโรมิเตอร์รังสี ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากร่างกาย

ในปัจจุบัน เมื่อทำการทดสอบเครื่องยนต์ ไพโรมิเตอร์ความสว่างที่ใช้ตัวรับโฟโตอิเล็กทริกของพลังงานรังสีได้ถูกนำมาใช้เพื่อวัดอุณหภูมิขององค์ประกอบโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น แผนภาพสำหรับการติดตั้งไพโรมิเตอร์เมื่อวัดอุณหภูมิของใบพัดกังหันบนเครื่องยนต์ที่ทำงานอยู่จะแสดงในรูปที่ 1 32.11. เมื่อใช้เลนส์ 2 “ขอบเขตการมองเห็น” ของทรานสดิวเซอร์หลักจะถูกจำกัดไว้ที่พื้นที่ขนาดเล็ก (5...6 มม.) ไพโรมิเตอร์ “ตรวจสอบ” ขอบและส่วนหลังของใบมีดแต่ละใบ กระจกป้องกัน 1 ทำจากแซฟไฟร์ ช่วยปกป้องเลนส์จากการปนเปื้อนและความร้อนสูงเกินไป สัญญาณจะถูกส่งผ่านตัวนำแสง 3 ไปยังเครื่องตรวจจับแสง เนื่องจากความเฉื่อยต่ำ ไพโรมิเตอร์จึงช่วยให้คุณควบคุมอุณหภูมิของใบมีดแต่ละใบได้

ในการวัดอุณหภูมิขององค์ประกอบโครงสร้างเครื่องยนต์ สามารถใช้ตัวบ่งชี้อุณหภูมิสี (สีระบายความร้อนหรือเทอร์โมวาร์นิช) ซึ่งเป็นสารที่ซับซ้อนซึ่งเมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนด (อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่าน) จะเปลี่ยนสีอย่างรวดเร็วเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีของส่วนประกอบหรือเฟส การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในพวกเขา

ข้าว. 3.11. แผนภาพการติดตั้ง pyrometer บนเครื่องยนต์:

(a) (1 - การจ่ายลมเป่า 2 - คอนเวอร์เตอร์หลัก) และวงจรของคอนเวอร์เตอร์หลัก

(b) (1 - กระจกป้องกัน; 2 - เลนส์; 3 - คู่มือแสง)

สีที่ใช้ความร้อนและสารเคลือบเงาที่ใช้ความร้อนเมื่อทาลงบนพื้นผิวแข็ง จะแข็งตัวหลังจากการอบแห้งและสร้างฟิล์มบาง ๆ ที่สามารถเปลี่ยนสีได้ที่อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่าน ตัวอย่างเช่น สีเทอร์มอลสีขาว TP-560 จะไม่มีสีเมื่อถึง t=560 °C

เมื่อใช้ตัวแสดงอุณหภูมิ คุณสามารถตรวจจับโซนที่มีความร้อนสูงเกินในองค์ประกอบของเครื่องยนต์ รวมถึงในบริเวณที่เข้าถึงยาก ความซับซ้อนของการวัดอยู่ในระดับต่ำ อย่างไรก็ตาม การใช้งานมีจำกัด เนื่องจากไม่สามารถระบุได้ว่าอุณหภูมิสูงสุดจะถึงโหมดใดเสมอไป นอกจากนี้สีของตัวบ่งชี้ความร้อนยังขึ้นอยู่กับเวลาที่สัมผัสกับอุณหภูมิ ดังนั้นตามกฎแล้วตัวบ่งชี้ความร้อนไม่สามารถแทนที่วิธีการวัดอื่น ๆ ได้ (เช่นการใช้เทอร์โมคัปเปิ้ล) แต่อนุญาตให้รับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสถานะความร้อนของวัตถุที่กำลังศึกษาอยู่

การทำงานของทรานสดิวเซอร์การวัดเกิดขึ้นในสภาวะที่ยากลำบาก เนื่องจากตามกฎแล้ววัตถุการวัดนั้นเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและมีหลายแง่มุม โดยมีพารามิเตอร์หลายตัว ซึ่งแต่ละตัวจะทำหน้าที่กับทรานสดิวเซอร์การวัดร่วมกับพารามิเตอร์อื่น ๆ เราสนใจเพียงพารามิเตอร์เดียวเท่านั้นซึ่งเรียกว่า ปริมาณที่วัดได้และพิจารณาพารามิเตอร์กระบวนการอื่นๆ ทั้งหมด การรบกวน.ดังนั้นทรานสดิวเซอร์การวัดแต่ละตัวจึงมีของตัวเอง ปริมาณอินพุตตามธรรมชาติซึ่งเขารับรู้ได้ดีที่สุดเมื่อเทียบกับเบื้องหลังของการรบกวน ในทำนองเดียวกันเราสามารถแยกแยะได้ มูลค่าเอาต์พุตตามธรรมชาติทรานสดิวเซอร์วัด

ตัวแปลงปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าเป็นปริมาณไฟฟ้าจากมุมมองของประเภทของสัญญาณที่เอาต์พุตสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สร้างประจุแรงดันหรือกระแส (ปริมาณเอาต์พุต E = F (X) หรือ I = F (X) และความต้านทานภายใน ZBH = const) และพาราเมตริกที่มีความต้านทานเอาต์พุต ความเหนี่ยวนำหรือความจุเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของค่าอินพุต (EMF E = 0 และค่าเอาต์พุตในรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงใน R, L หรือ C เป็นฟังก์ชันของ X)

ความแตกต่างระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวแปลงพาราเมตริกนั้นเนื่องมาจากวงจรไฟฟ้าที่เท่ากัน ซึ่งสะท้อนถึงความแตกต่างพื้นฐานในลักษณะของปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ใช้ในตัวแปลง ตัวแปลงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นแหล่งของสัญญาณไฟฟ้าเอาท์พุตโดยตรง และการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ของตัวแปลงพารามิเตอร์จะถูกวัดทางอ้อมโดยการเปลี่ยนแปลงของกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากการรวมภาคบังคับในวงจรที่มีแหล่งพลังงานภายนอก วงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโดยตรงกับทรานสดิวเซอร์แบบพาราเมตริกจะสร้างสัญญาณ ดังนั้นการรวมกันของตัวแปลงพาราเมตริกและวงจรไฟฟ้าจึงเป็นแหล่งกำเนิดของสัญญาณไฟฟ้า

ตามปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เป็นรากฐานของงานและประเภทของปริมาณทางกายภาพอินพุต เครื่องกำเนิดและตัวแปลงพารามิเตอร์แบ่งออกเป็นหลายแบบ (รูปที่ 2.3):

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า - เพียโซอิเล็กทริก

เทอร์โมอิเล็กทริก ฯลฯ ;

ต้านทาน - เพื่อติดต่อ

กระแสไหล ฯลฯ ;

แม่เหล็กไฟฟ้า - ถึงอุปนัย

หม้อแปลงไฟฟ้า ฯลฯ

ตามประเภทของการมอดูเลต IP ทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: แอมพลิจูดและความถี่, เวลา, เฟส สามพันธุ์สุดท้ายมีอะไรเหมือนกันหลายอย่างจึงรวมกันเป็นกลุ่มเดียว

ข้าว. 2.3. การจำแนกประเภทของตัวแปลงการวัดปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าเป็นปริมาณไฟฟ้า

2. โดยธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลง ปริมาณอินพุต:

เชิงเส้น;

ไม่เชิงเส้น

3. ตามหลักการทำงานของทรานสดิวเซอร์การวัดหลัก (PMT) แบ่งออกเป็น:

กำลังสร้าง;

พาราเมตริก

สัญญาณเอาท์พุตของ PIP ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือแรงเคลื่อนไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า กระแส และประจุไฟฟ้า ซึ่งสัมพันธ์เชิงหน้าที่กับปริมาณที่วัดได้ เช่น ความเคลื่อนไฟฟ้าของเทอร์โมคัปเปิล

ใน PIP แบบพาราเมตริก ปริมาณที่วัดได้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนในพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้า: R, L, C

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้แก่:

การเหนี่ยวนำ;

เพียโซอิเล็กทริก;

เคมีไฟฟ้าบางชนิด

แหล่งจ่ายไฟแบบต้านทาน - แปลงค่าที่วัดได้เป็นความต้านทาน

IP แม่เหล็กไฟฟ้า – แปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำหรือการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

แหล่งจ่ายไฟแบบคาปาซิทีฟ – แปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงความจุ

เพียโซอิเล็กทริก IP – แปลงแรงไดนามิกให้เป็นประจุไฟฟ้า

IP กัลวาโนแมกเนติก – โดยขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ฮอลล์ พวกมันจะแปลงสนามแม่เหล็กที่ใช้งานเป็น EMF

IP ความร้อน - อุณหภูมิที่วัดได้จะถูกแปลงเป็นค่าความต้านทานความร้อนหรือแรงเคลื่อนไฟฟ้า

ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ IP – แปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า

สำหรับเซนเซอร์มีลักษณะสำคัญคือ:

ช่วงอุณหภูมิในการทำงานและข้อผิดพลาดภายในช่วงนี้

ความต้านทานอินพุตและเอาต์พุตทั่วไป

การตอบสนองความถี่

ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ข้อผิดพลาดของเซ็นเซอร์ที่ใช้ในกระบวนการควบคุมไม่ควรเกิน 1–2% และสำหรับงานควบคุม – 2 – 3%

2.1.3. วงจรเชื่อมต่อสำหรับทรานสดิวเซอร์การวัดหลัก

ทรานสดิวเซอร์วัดหลักคือ:

พาราเมตริก;

กำลังสร้าง

วงจรสวิตชิ่งสำหรับทรานสดิวเซอร์การวัดปฐมภูมิแบบพาราเมตริกแบ่งออกเป็น:

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม:

การสลับส่วนต่าง:

ด้วยทรานสดิวเซอร์การวัดหลักหนึ่งตัว

มีทรานสดิวเซอร์วัดหลักสองตัว

วงจรบริดจ์:

สะพานไม่สมดุลแบบสมมาตรพร้อมแขนข้างเดียว

สะพานไม่สมดุลแบบสมมาตรพร้อมแขนสองข้างที่ทำงานอยู่

สะพานไม่สมดุลแบบสมมาตรพร้อมแขนที่ทำงานอยู่สี่แขน

วงจรสวิตชิ่งสำหรับตัวแปลงการวัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบ่งออกเป็น:

ตามลำดับ;

ส่วนต่าง;

การชดเชย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ต้องการแหล่งพลังงาน แต่แหล่งพลังงานพาราเมตริกต้องการ บ่อยครั้งที่ตัวกำเนิดสามารถแสดงเป็นแหล่งกำเนิดของ EMF และตัวพารามิเตอร์สามารถแสดงเป็นตัวต้านทานแบบแอคทีฟหรือรีแอกทีฟซึ่งความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของค่าที่วัดได้

ซีรีส์และดิฟเฟอเรนเชียลสวิตชิ่งสามารถใช้ได้ทั้งกับแหล่งจ่ายไฟแบบพาราเมตริกและเจเนอเรเตอร์ โครงการชดเชย – ให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทางเท้า - เป็นพารามิเตอร์

2.1.3.1. แผนผังสำหรับการเชื่อมต่อตามลำดับของทรานสดิวเซอร์การวัดแบบพาราเมตริก

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของทรานสดิวเซอร์การวัดแบบพาราเมตริกหนึ่งตัว (รูปที่ 2.4):

ข้าว. 2.4. การเชื่อมต่อตามลำดับของแหล่งจ่ายไฟแบบพาราเมตริกเดียว

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"> - ความไวปัจจุบัน;

- ความไวของแรงดันไฟฟ้า

ความไวต่อพลังงาน

ข้าว. 2.5. ลักษณะเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม:

เอ – จริง; ข – ในอุดมคติ

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของทรานสดิวเซอร์วัดแบบพาราเมตริกสองตัว (รูปที่ 2.6)

รูปที่.2.6. การเชื่อมต่อตามลำดับของแหล่งจ่ายไฟแบบพาราเมตริกสองตัว

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

เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้า สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยการใช้ตัวแปลงพิเศษ (ตัวแปลง)

สัญญาณเอาต์พุตของตัวแปลงดังกล่าวจะถูกส่งในรูปแบบของพารามิเตอร์วงจรหรือ EMF (ประจุ) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันกับสัญญาณอินพุต อันแรกเรียกว่าพาราเมตริก ส่วนอันที่สองเรียกว่าอันกำเนิด

ในบรรดาตัวแปลงพาราเมตริกนั้น ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคืออุปกรณ์ลิโน่, ไวต่อความเครียด, ไวต่ออุณหภูมิ, อิเล็กโทรไลต์, อิออไนเซชัน, อุปกรณ์อุปนัยและคาปาซิทีฟ

ตัวแปลงลิโน่เป็นกรอบหุ้มฉนวนซึ่งมีตัวนำพันอยู่และมีแปรงเคลื่อนที่ไปตามทางเลี้ยว พารามิเตอร์เอาต์พุตคือความต้านทานของวงจร

ปริมาณ Pr ที่วัดได้อาจเป็นการเคลื่อนที่ของแปรงเป็นเส้นตรงหรือเป็นวงกลม หลังจากปรับปรุงระบบการตรวจจับแล้ว สามารถใช้ Pr เพื่อกำหนดความดันหรือมวลภายใต้อิทธิพลที่แถบเลื่อนจะเคลื่อนที่ได้

สำหรับการพันขดลวดลิโน่ จะใช้วัสดุที่มีความต้านทานขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอกเพียงเล็กน้อย (อุณหภูมิ ความดัน ความชื้น ฯลฯ) วัสดุดังกล่าวอาจเป็น nichrome, fechral, ​​constantan หรือ manganin ด้วยการเปลี่ยนรูปร่างและหน้าตัดของแกน (ความยาวของการหมุนหนึ่งครั้งก็เปลี่ยนไปตามนั้น) จึงเป็นไปได้ที่จะเกิดการพึ่งพาแบบไม่เชิงเส้นของความต้านทานของวงจรในการเคลื่อนที่ของตัวเลื่อน

ข้อดีของคอนเวอร์เตอร์แบบรีโอสแตติกคือความเรียบง่ายของการออกแบบ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถระบุการเคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำหากความต้านทานเอาต์พุตเปลี่ยนแปลงภายในหนึ่งเทิร์น นี่เป็นข้อเสียเปรียบหลักของ Prs ดังกล่าวและแสดงถึงข้อผิดพลาด

ทรานสดิวเซอร์ที่ไวต่อความเครียด (TCTr). การทำงานของพวกมันขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเชิงแอคทีฟของตัวนำภายใต้อิทธิพลของความดันหรือการเปลี่ยนรูปทางกล ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ความเครียด

สัญญาณอินพุตสำหรับ TCPR อาจเป็นความตึง การบีบอัด หรือการเปลี่ยนรูปชิ้นส่วนอุปกรณ์ประเภทอื่น โครงสร้างโลหะสัญญาณเอาท์พุตคือการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของคอนเวอร์เตอร์

ลวดที่ไวต่อความเครียดเป็นวัสดุพิมพ์บางๆ ที่ทำจากกระดาษหรือฟิล์ม และมีลวดที่มีหน้าตัดขนาดเล็กมากติดอยู่ ลวดคอนสแตนตันซึ่งมีความต้านทานไม่ขึ้นกับอุณหภูมิโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.02-0.05 มม. มักจะใช้เป็นองค์ประกอบการตรวจจับ นอกจากนี้ยังใช้ฟอยล์ TCPR และสเตรนเกจแบบฟิล์มอีกด้วย

ทรานสดิวเซอร์ PM ติดอยู่บนชิ้นส่วนที่กำลังวัด เพื่อให้แกนของการขยายตัวเชิงเส้นของชิ้นส่วนเกิดขึ้นพร้อมกันกับแกนตามยาวของ PM เมื่อวัตถุที่วัดได้ขยาย ความยาวของ TCP จะเพิ่มขึ้น และความต้านทานก็เปลี่ยนไปตามไปด้วย

ข้อดีของอุปกรณ์ดังกล่าวคือความเป็นเส้นตรงความเรียบง่ายของการออกแบบและการติดตั้ง ข้อเสีย ได้แก่ ความไวต่ำ

คอนเวอร์เตอร์ที่ไวต่อความร้อน (TPr). องค์ประกอบหลักของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ เทอร์มิสเตอร์, ไดโอดความร้อน, ทรานซิสเตอร์ความร้อน ฯลฯ เทอร์โมอิลิเมนต์จะรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้าในลักษณะที่กระแสไฟฟ้าของวงจรไหลผ่านและส่งผลต่ออุณหภูมิขององค์ประกอบที่วัดได้

ด้วยความช่วยเหลืออุณหภูมิความหนืดการนำความร้อนความเร็วในการเคลื่อนที่และพารามิเตอร์อื่น ๆ ของสภาพแวดล้อมที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่สามารถวัดได้

เทอร์มิสเตอร์แพลทินัมใช้สำหรับการวัดในช่วงอุณหภูมิ -260°C ถึง +1100°C ส่วนเทอร์มิสเตอร์ทองแดงถูกใช้ในช่วงอุณหภูมิ -200°C ถึง +200°C ในช่วงอุณหภูมิ -80°C ถึง +150°C เมื่อต้องการความแม่นยำเป็นพิเศษ จะใช้ไดโอดความร้อนและเทอร์โมทรานซิสเตอร์

ตามโหมดการทำงาน TRPR จะถูกแบ่งออกเป็นแบบมีความร้อนสูงเกินไปและไม่มีการอุ่นก่อน อุปกรณ์ที่ไม่มีการอุ่นล่วงหน้าจะใช้สำหรับการวัดอุณหภูมิของตัวกลางเท่านั้นเนื่องจากกระแสที่ไหลในนั้นไม่ส่งผลกระทบต่อความร้อน อุณหภูมิของตัวกลางถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยความต้านทานขององค์ประกอบ

โหมดการทำงานของตัวแปลงความร้อนประเภทอื่นสัมพันธ์กับการอุ่นเครื่องตามค่าที่กำหนด จากนั้นนำไปวางไว้ในสภาพแวดล้อมที่วัดได้ และติดตามการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน

ด้วยอัตราการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน เราสามารถตัดสินได้ว่าการทำความเย็นหรือความร้อนเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นเพียงใด ซึ่งหมายความว่าเราสามารถกำหนดความเร็วการเคลื่อนที่ของสารที่วัด ความหนืด และพารามิเตอร์อื่นๆ ได้

TPR สารกึ่งตัวนำมีความไวมากกว่าเทอร์มิสเตอร์ ดังนั้นจึงใช้ในด้านการวัดที่แม่นยำ อย่างไรก็ตามข้อเสียที่สำคัญคือช่วงอุณหภูมิที่แคบและความสามารถในการทำซ้ำคุณลักษณะคงที่ของอุปกรณ์ไม่ดี

ตัวแปลงไฟฟ้า (ELC). ใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารละลายเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายขึ้นอยู่กับระดับความเข้มข้นของเกลืออย่างมีนัยสำคัญ

ELP เป็นภาชนะที่มีอิเล็กโทรดสองตัว แรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่อิเล็กโทรด ซึ่งจะทำให้วงจรไฟฟ้าสมบูรณ์ผ่านชั้นอิเล็กโทรไลต์ ตัวแปลงดังกล่าวใช้กับกระแสสลับเนื่องจากภายใต้อิทธิพลของกระแสตรงอิเล็กโทรไลต์จะแยกตัวออกเป็นไอออนบวกและลบซึ่งทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด

ข้อเสียอีกประการหนึ่งของ ELP คือการขึ้นอยู่กับค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์กับอุณหภูมิ ซึ่งบังคับให้ต้องรักษาอุณหภูมิให้คงที่โดยใช้เครื่องทำความเย็นหรือเครื่องทำความร้อน

ตัวแปลงอุปนัยและตัวเก็บประจุ. ตามชื่อที่แนะนำ พารามิเตอร์เอาท์พุตของอุปกรณ์ดังกล่าวคือการเหนี่ยวนำและความจุ ค่าที่วัดได้ของ PR อุปนัยแบบง่ายสามารถมีระยะกระจัดได้ตั้งแต่ 10 ถึง 15 มม. สำหรับ PR ของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำที่มีระบบลูปเปิด ค่านี้สามารถเพิ่มเป็น 100 มม. Capacitive Prs ใช้สำหรับวัดความเคลื่อนไหวที่ระยะ 1 มม.

Inductive Prs เป็นตัวเหนี่ยวนำสองตัวที่วางอยู่บนแกนเปิด การเหนี่ยวนำร่วมกันของขดลวดได้รับอิทธิพลจากพารามิเตอร์เช่น: ความยาวของช่องว่างอากาศของส่วนเปิด, พื้นที่หน้าตัดของช่องว่างอากาศ, การซึมผ่านของแม่เหล็กของช่องว่างอากาศ

ดังนั้น ด้วยการวัดค่าความเหนี่ยวนำร่วมของขดลวด จึงเป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าพารามิเตอร์ข้างต้นมีการเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใด และสามารถเปลี่ยนได้เมื่อแผ่นอิเล็กทริกเคลื่อนที่ในช่องว่างอากาศ นี่คือพื้นฐานของหลักการทำงานของราคาอุปนัย

หลักการทำงานของ PR แบบคาปาซิทีฟนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความจุของตัวเก็บประจุเมื่อพื้นที่แอคทีฟของเพลตลดลง ระยะห่างระหว่างเพลตของตัวเก็บประจุเปลี่ยนไป และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของช่องว่างระหว่างเพลตเปลี่ยนไป

คอนเวอร์เตอร์แบบคาปาซิทีฟมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์อินพุตสูงกว่า Capacitive Pr สามารถบันทึกการเปลี่ยนแปลงของความจุได้แม้ว่าจะเคลื่อนที่ไปหนึ่งในพันของมิลลิเมตรก็ตาม

ตัวแปลงไอออไนเซชัน. หลักการทำงานของเครื่องมือขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซและตัวกลางอื่น ๆ ภายใต้อิทธิพลของรังสีไอออไนซ์ ซึ่งอาจเป็นการแผ่รังสี α-, β- และ γ ของสารกัมมันตภาพรังสี หรือรังสีเอกซ์

หากห้องบรรจุก๊าซสัมผัสกับรังสี กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านอิเล็กโทรด ขนาดของกระแสนี้จะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซ ขนาดของอิเล็กโทรด ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ด้วยการวัดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่มีองค์ประกอบของตัวกลางที่ทราบ ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรด และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ทำให้สามารถกำหนดขนาดของอิเล็กโทรด หรือในทางกลับกัน คือพารามิเตอร์อื่นๆ ใช้สำหรับวัดขนาดของชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบของก๊าซ ฯลฯ

ข้อได้เปรียบหลักของ Ionizing Prs คือความเป็นไปได้ของการวัดแบบไม่สัมผัสในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ภายใต้ความดันหรืออุณหภูมิสูงขึ้น ข้อเสียของการดำเนินการดังกล่าวคือความจำเป็นในการปกป้องทางชีวภาพของบุคลากรจากการสัมผัสกับรังสี

เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทาน เช่น เทอร์โมคัปเปิล ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิของวัตถุที่เป็นก๊าซ ของแข็ง และของเหลว รวมถึงอุณหภูมิพื้นผิว หลักการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์นั้นขึ้นอยู่กับการใช้คุณสมบัติของโลหะและเซมิคอนดักเตอร์ในการเปลี่ยนความต้านทานไฟฟ้าตามอุณหภูมิ สำหรับตัวนำที่ทำจากโลหะบริสุทธิ์ การขึ้นต่อกันในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ –200 °C ถึง 0 °C มีรูปแบบ:

ร เสื้อ = ร 0 ,

และในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 0 °C ถึง 630 °C

ร เสื้อ = ร 0 ,

ที่ไหน อาร์ ที , อาร์ 0 -ความต้านทานของตัวนำที่อุณหภูมิ ทีและ 0 °C; ก, บี, ซี -ค่าสัมประสิทธิ์; ที-อุณหภูมิ, °C

ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 0 °C ถึง 180 °C การขึ้นอยู่กับความต้านทานของตัวนำต่ออุณหภูมิจะอธิบายไว้ในสูตรโดยประมาณ

ร เสื้อ = ร 0 ,

ที่ไหน α - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความต้านทานของวัสดุตัวนำ (TCR)

สำหรับตัวนำโลหะบริสุทธิ์ α≈ 6-10 -3 ...4-10 -3 องศา -1 .

การวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานจะขึ้นอยู่กับการวัดความต้านทาน ร.ตการเปลี่ยนไปใช้อุณหภูมิในภายหลังโดยใช้สูตรหรือตารางการสอบเทียบ

มีเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานลวดและเซมิคอนดักเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานแบบลวดเป็นลวดเส้นบางที่ทำจากโลหะบริสุทธิ์ ติดตั้งอยู่บนกรอบที่ทำจากวัสดุทนอุณหภูมิ (องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน) วางอยู่ในอุปกรณ์ป้องกัน (รูปที่ 5.4)

ข้าว. 5.4. องค์ประกอบการตรวจจับเทอร์โมมิเตอร์ต้านทาน

สายวัดจากชิ้นส่วนที่ละเอียดอ่อนเชื่อมต่อกับหัวเทอร์โมมิเตอร์ การเลือกใช้สายไฟที่ทำจากโลหะบริสุทธิ์แทนโลหะผสมสำหรับการผลิตเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานนั้นเนื่องมาจาก TCR ของโลหะบริสุทธิ์มีค่ามากกว่า TCR ของโลหะผสม ดังนั้นเทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้โลหะบริสุทธิ์จึงมีความไวมากกว่า

อุตสาหกรรมนี้ผลิตเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานแพลตตินัม นิกเกิล และทองแดง เพื่อให้แน่ใจว่าเทอร์โมมิเตอร์สามารถสับเปลี่ยนได้และการสอบเทียบที่สม่ำเสมอ ค่าความต้านทานของเทอร์โมมิเตอร์จึงได้รับมาตรฐาน R0และทีเคเอส

เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานเซมิคอนดักเตอร์ (เทอร์มิสเตอร์) คือเม็ดบีด จานหรือแท่งที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์พร้อมสายสำหรับเชื่อมต่อกับวงจรการวัด

อุตสาหกรรมนี้ผลิตเทอร์มิสเตอร์หลายประเภทในปริมาณมากในการออกแบบที่หลากหลาย

ขนาดของเทอร์มิสเตอร์มักจะเล็ก - ประมาณไม่กี่มิลลิเมตร และบางประเภทก็เป็นหนึ่งในสิบของมิลลิเมตร เพื่อป้องกันความเสียหายทางกลและอิทธิพลต่อสิ่งแวดล้อม เทอร์มิสเตอร์ได้รับการปกป้องด้วยการเคลือบแก้วหรืออีนาเมล รวมถึงฝาครอบโลหะ

เทอร์มิสเตอร์มักจะมีความต้านทานตั้งแต่ 2-3 ถึงหลายร้อยกิโลโอห์ม TCR ในช่วงอุณหภูมิการทำงานจะมีลำดับความสำคัญมากกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบลวด ในฐานะที่เป็นวัสดุสำหรับสารทำงานของเทอร์มิสเตอร์จะใช้ส่วนผสมของออกไซด์ของนิกเกิล, แมงกานีส, ทองแดง, โคบอลต์ซึ่งผสมกับสารยึดเกาะตามรูปร่างที่ต้องการและเผาที่ อุณหภูมิสูง. เทอร์มิสเตอร์ใช้ในการวัดอุณหภูมิในช่วงตั้งแต่ -100 ถึง 300°C ความเฉื่อยของเทอร์มิสเตอร์ค่อนข้างน้อย ข้อเสียของพวกเขา ได้แก่ ความไม่เชิงเส้นของการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของความต้านทาน การขาดความสามารถในการสับเปลี่ยนได้เนื่องจากการแพร่กระจายขนาดใหญ่ของความต้านทานเล็กน้อยและ TCR รวมถึงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เมื่อเวลาผ่านไป

สำหรับการวัดในช่วงอุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ จะใช้เทอร์โมมิเตอร์เซมิคอนดักเตอร์เจอร์เมเนียม

ความต้านทานไฟฟ้าของเทอร์โมมิเตอร์วัดโดยใช้บริดจ์หรือตัวชดเชย DC และ AC คุณลักษณะหนึ่งของการวัดทางเทอร์โมเมตริกคือข้อจำกัดของกระแสการวัด เพื่อป้องกันความร้อนของของไหลในการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ สำหรับเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานสายไฟ แนะนำให้เลือกกระแสการวัดโดยให้กำลังที่เทอร์โมมิเตอร์กระจายไปไม่เกิน 20 ... 50 mW การกระจายพลังงานที่อนุญาตในเทอร์มิสเตอร์มีค่าน้อยกว่ามากและขอแนะนำให้ตรวจสอบด้วยการทดลองสำหรับเทอร์มิสเตอร์แต่ละตัว

ทรานสดิวเซอร์ที่ไวต่อความเครียด (สเตรนเกจ)ในทางปฏิบัติด้านการออกแบบ มักจำเป็นต้องวัดความเค้นเชิงกลและการเสียรูปในองค์ประกอบโครงสร้าง ตัวแปลงปริมาณเหล่านี้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่พบมากที่สุดคือสเตรนเกจ การทำงานของสเตรนเกจขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโลหะและเซมิคอนดักเตอร์ในการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของแรงที่กระทำต่อพวกมัน สเตรนเกจที่ง่ายที่สุดอาจเป็นลวดที่ต่อเข้ากับพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เปลี่ยนรูปได้ การยืดหรือบีบอัดชิ้นส่วนทำให้เกิดการยืดหรือการบีบอัดของเส้นลวดตามสัดส่วนซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้า ภายในขอบเขตของการเสียรูปแบบยืดหยุ่น การเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของความต้านทานของเส้นลวดสัมพันธ์กับการยืดตัวสัมพัทธ์ตามอัตราส่วน

∆R/R=K Τ ∆l/l,

ที่ไหน ล, ร -ความยาวเริ่มต้นและความต้านทานของเส้นลวด ∆ลิตร, ∆R -การเพิ่มความยาวและความต้านทาน เค ที -ค่าสัมประสิทธิ์ความไวต่อความเครียด

ค่าสัมประสิทธิ์สเตรนเกจขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้สร้างสเตรนเกจ ตลอดจนวิธีการติดสเตรนเกจเข้ากับผลิตภัณฑ์ สำหรับลวดโลหะที่ทำจากโลหะต่างๆ เคที= 1... 3,5.

มีสเตรนเกจแบบลวดและเซมิคอนดักเตอร์ สำหรับการผลิตเกจวัดความเครียดแบบลวด จะใช้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความไวต่อความเครียดค่อนข้างสูงและมีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิต่ำ วัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการผลิตเกจวัดความเครียดของสายไฟคือลวดคงที่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ... 30 ไมครอน

ตามโครงสร้างแล้ว สเตรนเกจของลวดเป็นเส้นตารางที่ประกอบด้วยลวดหลายวงที่ติดกาวไว้บนกระดาษบาง (หรือวัสดุอื่น ๆ ) (รูปที่ 5.5) สเตรนเกจสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิตั้งแต่ -40 ถึง +400 °C ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุพื้นผิว

ข้าว. 5.5. เกจวัดความเครียด

มีการออกแบบสเตรนเกจติดอยู่กับพื้นผิวของชิ้นส่วนโดยใช้ซีเมนต์ สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 800 °C

ลักษณะสำคัญของสเตรนเกจคือค่าความต้านทานที่ระบุ อาร์ฐาน ลและปัจจัยความเครียด เค ที.อุตสาหกรรมนี้ผลิตสเตรนเกจหลากหลายประเภทด้วยขนาดฐานตั้งแต่ 5 ถึง 30 มม , ความต้านทานปกติตั้งแต่ 50 ถึง 2,000 โอห์ม โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ความไวต่อความเครียด 2±0.2

การพัฒนาเพิ่มเติมของสเตรนเกจแบบลวดคือฟอยล์และสเตรนเกจแบบฟิล์ม ซึ่งมีองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนซึ่งเป็นเส้นตารางของแถบฟอยล์หรือฟิล์มโลหะบางที่ใช้กับพื้นผิวที่ใช้สารเคลือบเงา

สเตรนเกจทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ผลกระทบของความเครียดจะแสดงออกมาอย่างชัดเจนที่สุดในเจอร์เมเนียม ซิลิคอน ฯลฯ ความแตกต่างหลักระหว่างสเตรนเกจแบบเซมิคอนดักเตอร์และสเตรนเกจแบบลวดคือการเปลี่ยนแปลงความต้านทานขนาดใหญ่ (สูงถึง 50%) ในระหว่างการเปลี่ยนรูป เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ความไวต่อความเครียดมีค่าสูง

ตัวแปลงอุปนัยทรานสดิวเซอร์แบบเหนี่ยวนำใช้ในการวัดการกระจัด ขนาด ความเบี่ยงเบนในรูปร่าง และตำแหน่งของพื้นผิว คอนเวอร์เตอร์ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำแบบอยู่กับที่ซึ่งมีแกนแม่เหล็กและกระดอง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแกนแม่เหล็กด้วย ซึ่งเคลื่อนที่สัมพันธ์กับตัวเหนี่ยวนำ เพื่อให้ได้ค่าความเหนี่ยวนำสูงสุดที่เป็นไปได้ วงจรแม่เหล็กของคอยล์และกระดองจึงทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เมื่อกระดองเคลื่อนที่ (เช่น เชื่อมต่อเข้ากับโพรบของอุปกรณ์วัด) ความเหนี่ยวนำของขดลวดจะเปลี่ยนไป และผลที่ตามมาก็คือกระแสที่ไหลในขดลวดจะเปลี่ยนไป ในรูป รูปที่ 5.6 แสดงไดอะแกรมของตัวแปลงอุปนัยที่มีช่องว่างอากาศแปรผัน d (รูปที่ 5.6 ก) ใช้ในการวัดการกระจัดภายในช่วง 0.01...10 มม. พร้อมพื้นที่ช่องว่างอากาศแปรผัน S δ (รูปที่ 5.6 ข) ใช้ในช่วง 5 ... 20 มม.

ข้าว. 5.6. ทรานสดิวเซอร์ดิสเพลสเมนต์แบบเหนี่ยวนำ

5.2. เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ

แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน (op-amp) เป็นแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล DC ที่ได้รับอัตราขยายที่สูงมาก สำหรับเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้า ฟังก์ชันการถ่ายโอน (เกน) จะได้รับจาก

เพื่อให้การคำนวณการออกแบบง่ายขึ้น จะถือว่าออปแอมป์ในอุดมคติมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

1. อัตราขยายเมื่อลูปป้อนกลับเปิดอยู่คืออนันต์

2. ความต้านทานอินพุต Rd มีค่าอนันต์

3. ความต้านทานเอาต์พุต R 0 = 0

4. แบนด์วิธไม่มีที่สิ้นสุด

5. V 0 = 0 ที่ V 1 = V 2 (ไม่มีแรงดันออฟเซ็ตเป็นศูนย์)

ลักษณะสุดท้ายมีความสำคัญมาก เนื่องจาก V 1 -V 2 = V 0 / A ดังนั้นหาก V 0 มีค่าจำกัดและค่าสัมประสิทธิ์ A มีขนาดใหญ่ไม่สิ้นสุด (ค่าปกติ 100,000) เราก็จะได้

วี 1 - วี 2 = 0 และวี 1 = วี 2

เนื่องจากความต้านทานอินพุตสำหรับสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลคือ (V 1 - V 2)

มีขนาดใหญ่มากเช่นกัน ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่าน Rd อาจถูกละเลยได้ สมมติฐานทั้งสองนี้ทำให้การออกแบบวงจร op-amp ง่ายขึ้นอย่างมาก

กฎข้อที่ 1เมื่อออปแอมป์ทำงานในพื้นที่เชิงเส้น แรงดันไฟฟ้าเดียวกันจะกระทำกับอินพุตทั้งสองของมัน

กฎข้อที่ 2กระแสอินพุตสำหรับอินพุต op-amp ทั้งสองเป็นศูนย์

ลองดูที่บล็อกวงจรพื้นฐานของ op-amp วงจรเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ออปแอมป์ในการกำหนดค่าวงปิด

5.2.1. เครื่องขยายสัญญาณเอกภาพ

(ตัวติดตามแรงดันไฟฟ้า)

หากในแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้านเราตั้งค่า R i เท่ากับอนันต์และ R f เท่ากับศูนย์ จากนั้นเราจะมาถึงวงจรดังแสดงในรูปที่ 1 5.7.

ตามกฎข้อที่ 1 อินพุตแบบกลับหัวของ op-amp ก็มีแรงดันไฟฟ้าอินพุต Vi ซึ่งส่งโดยตรงไปยังเอาต์พุตของวงจร ดังนั้น V 0 = V i และแรงดันเอาต์พุตจะติดตาม (ซ้ำ) แรงดันไฟฟ้าอินพุต สำหรับตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลจำนวนมาก อิมพีแดนซ์อินพุตจะขึ้นอยู่กับค่าของสัญญาณอินพุตแอนะล็อก การใช้ตัวติดตามแรงดันไฟฟ้าจะทำให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานอินพุตคงที่

5.2.2. สารเติมแต่ง

แอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านสามารถรวมแรงดันไฟฟ้าอินพุตได้หลายค่า อินพุตแต่ละตัวของตัวบวกจะเชื่อมต่อกับอินพุตแบบกลับด้านของ op-amp ผ่านตัวต้านทานการชั่งน้ำหนัก อินพุทแบบกลับด้านเรียกว่าโหนดรวม เนื่องจากกระแสอินพุทและกระแสป้อนกลับทั้งหมดจะถูกรวมไว้ที่นี่ แผนภาพวงจรพื้นฐานของแอมพลิฟายเออร์รวมแสดงไว้ในรูปที่ 1 5.8.

เช่นเดียวกับแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านทั่วไป แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตแบบกลับด้านต้องเป็นศูนย์ ดังนั้นกระแสที่ไหลเข้าสู่ op-amp ต้องเป็นศูนย์ ดังนั้น,

ถ้า f = ฉัน 1 + ฉัน 2 + . . . + ฉัน

เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่อินพุทอินเวอร์เตอร์ จากนั้นเราจึงได้ค่าทดแทนที่เหมาะสม

V 0 = -R ฉ ( +... + )

ตัวต้านทาน R f กำหนดอัตราขยายโดยรวมของวงจร ความต้านทาน R 1, R 2, . . . R n ตั้งค่าของสัมประสิทธิ์การถ่วงน้ำหนักและความต้านทานอินพุตของช่องสัญญาณที่เกี่ยวข้อง

5.2.3. ผู้ประกอบระบบ

ผู้บูรณาการคือ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสร้างสัญญาณเอาท์พุตตามสัดส่วนอินทิกรัล (เมื่อเวลาผ่านไป) ของสัญญาณอินพุต

ในรูป รูปที่ 5.9 แสดงแผนผังของตัวรวมระบบอนาล็อกอย่างง่าย ขั้วหนึ่งของตัวรวมระบบเชื่อมต่อกับโหนดรวม และอีกขั้วหนึ่งเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของตัวรวมระบบ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุจึงเท่ากับแรงดันเอาต์พุตในเวลาเดียวกัน สัญญาณเอาท์พุตของผู้รวมระบบไม่สามารถอธิบายได้ด้วยความสัมพันธ์เชิงพีชคณิตอย่างง่าย เนื่องจากด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุตคงที่ แรงดันเอาต์พุตจะเปลี่ยนในอัตราที่กำหนดโดยพารามิเตอร์ Vi, R และ C ดังนั้น เพื่อที่จะค้นหาแรงดันเอาต์พุต คุณจะต้อง จำเป็นต้องทราบระยะเวลาของสัญญาณอินพุต แรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวเก็บประจุที่คายประจุเริ่มแรก

โดยที่ ฉัน f – ผ่านตัวเก็บประจุ และ t ผม – เวลาบูรณาการ สำหรับการคิดบวก

Vi เรามี i i = V i /R เนื่องจาก i f = i i จากนั้นคำนึงถึงการผกผันของสัญญาณที่เราได้รับ

จากความสัมพันธ์นี้ จะได้ว่า V 0 ถูกกำหนดโดยอินทิกรัล (ที่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม) ของแรงดันไฟฟ้าอินพุตในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง t 1 คูณด้วยตัวประกอบสเกล 1/RC แรงดันไฟฟ้า V ic คือแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ ณ เวลาเริ่มต้น (t = 0)

5.2.4. ตัวสร้างความแตกต่าง

ตัวสร้างความแตกต่างจะสร้างสัญญาณเอาท์พุตตามสัดส่วนของอัตราการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาของสัญญาณอินพุต ในรูป รูปที่ 5.10 แสดงแผนผังของตัวสร้างความแตกต่างอย่างง่าย

กระแสไฟฟ้าผ่านตัวเก็บประจุ

หากอนุพันธ์เป็นบวก กระแส i i จะไหลไปในทิศทางที่เกิดแรงดันเอาต์พุตลบ V 0

ดังนั้น,

วิธีการแยกสัญญาณนี้ดูเหมือนง่าย แต่การใช้งานจริงทำให้เกิดปัญหากับการรับรองเสถียรภาพของวงจรที่ความถี่สูง ออปแอมป์บางตัวไม่เหมาะที่จะใช้ในการสร้างความแตกต่าง เกณฑ์การเลือกคือประสิทธิภาพของ op-amp: คุณต้องเลือก op-amp ที่มีอัตราการสลูว์สูงสุดสูงของแรงดันไฟเอาท์พุต และค่าผลิตภัณฑ์แบนด์วิดธ์เกนที่สูง ออปแอมป์ความเร็วสูงที่ใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามทำงานได้ดีในตัวสร้างความแตกต่าง

5.2.5. เครื่องเปรียบเทียบ

ตัวเปรียบเทียบคือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าอินพุตสองตัวและสร้างสัญญาณเอาต์พุตขึ้นอยู่กับสถานะของอินพุต แผนภาพวงจรพื้นฐานของตัวเปรียบเทียบแสดงไว้ในรูปที่ 1 5.11.

อย่างที่คุณเห็น ตรงนี้ op-amp ทำงานโดยมีลูปป้อนกลับแบบเปิด แรงดันอ้างอิงจะจ่ายให้กับอินพุตตัวใดตัวหนึ่ง และแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ทราบ (เปรียบเทียบ) จะถูกส่งไปยังอีกอินพุตหนึ่ง เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะระบุว่าระดับของสัญญาณอินพุตที่ไม่รู้จักนั้นสูงหรือต่ำกว่าระดับแรงดันอ้างอิง ในวงจรในรูปที่ 5.11 แรงดันอ้างอิง V r ถูกนำไปใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้าน และสัญญาณที่ไม่รู้จัก V i ถูกส่งไปยังอินพุตแบบกลับด้าน

เมื่อ V i > V r แรงดันไฟฟ้า V 0 = - V r (แรงดันอิ่มตัวเชิงลบ) จะถูกตั้งค่าที่เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ ในกรณีตรงกันข้ามเราจะได้ V 0 = +V r คุณสามารถสลับอินพุตได้ - ซึ่งจะนำไปสู่การผกผันของสัญญาณเอาท์พุต

5.3. การสลับสัญญาณการวัด

ในเทคโนโลยีสารสนเทศและการวัด เมื่อใช้การแปลงการวัดแบบแอนะล็อก มักจะจำเป็นต้องทำการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดขึ้นไปของวงจรการวัดเพื่อทำให้เกิดกระบวนการชั่วคราวที่จำเป็น และกระจายพลังงานที่เก็บไว้โดยองค์ประกอบที่เกิดปฏิกิริยา (เช่น คายประจุตัวเก็บประจุ) เชื่อมต่อแหล่งพลังงานของวงจรการวัด เปิดหน่วยความจำเซลล์อะนาล็อก เก็บตัวอย่างกระบวนการต่อเนื่องระหว่างการสุ่มตัวอย่าง ฯลฯ นอกจากนี้ เครื่องมือวัดจำนวนมากยังทำการแปลงการวัดตามลำดับผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมาก ปริมาณที่กระจายอยู่ในอวกาศ เพื่อดำเนินการข้างต้น จะใช้การวัดสับเปลี่ยนและปุ่มการวัด

สวิตช์การวัดเป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณอะนาล็อกที่แยกจากกันเชิงพื้นที่เป็นสัญญาณที่แยกตามเวลา และในทางกลับกัน

สวิตช์การวัดสัญญาณอะนาล็อกมีลักษณะเฉพาะโดยพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

ช่วงไดนามิกของปริมาณสวิตช์

ข้อผิดพลาดค่าสัมประสิทธิ์การส่ง;

ความเร็ว (ความถี่ในการสลับหรือเวลาที่ต้องใช้ในการดำเนินการสลับหนึ่งครั้ง)

จำนวนสัญญาณสวิตช์

การจำกัดจำนวนสวิตช์ (สำหรับสวิตช์ที่มีปุ่มวัดหน้าสัมผัส)

ขึ้นอยู่กับประเภทของปุ่มวัดที่ใช้ในตัวสับเปลี่ยน สวิตช์แบบสัมผัสและแบบไม่สัมผัส.

สวิตช์การวัดเป็นเครือข่ายแบบสองขั้วซึ่งแสดงลักษณะความไม่เชิงเส้นของแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันอย่างชัดเจน การเปลี่ยนคีย์จากสถานะหนึ่ง (ปิด) ไปเป็นอีกสถานะหนึ่ง (เปิด) ดำเนินการโดยใช้องค์ประกอบควบคุม

5.4. การแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล

การแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลเป็นส่วนสำคัญของขั้นตอนการวัด ในการบ่งชี้เครื่องมือ การดำเนินการนี้สอดคล้องกับการอ่านผลลัพธ์เชิงตัวเลขโดยผู้ทดลอง ในเครื่องมือวัดแบบดิจิทัลและแบบใช้โปรเซสเซอร์ การแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลจะดำเนินการโดยอัตโนมัติ และผลลัพธ์จะถูกส่งโดยตรงไปยังจอแสดงผลหรือป้อนลงในโปรเซสเซอร์เพื่อทำการแปลงการวัดในภายหลังในรูปแบบตัวเลข

วิธีการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลในการวัดได้รับการพัฒนาอย่างลึกซึ้งและทั่วถึงและลงมาเพื่อแสดงค่าทันทีของอิทธิพลอินพุต ณ เวลาที่คงที่ด้วยชุดรหัส (ตัวเลข) ที่สอดคล้องกัน พื้นฐานทางกายภาพการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลประกอบด้วย gating และการเปรียบเทียบกับระดับอ้างอิงคงที่ ADC ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือการเข้ารหัสแบบทีละบิต การนับตามลำดับ การติดตามความสมดุล และอื่นๆ อีกมากมาย ปัญหาของวิธีการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลที่เกี่ยวข้องกับแนวโน้มในการพัฒนา ADC และการวัดทางดิจิทัลในปีต่อๆ ไป ได้แก่:

ขจัดความคลุมเครือในการอ่านใน ADC ที่จับคู่เร็วที่สุด ซึ่งกำลังแพร่หลายมากขึ้นด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีแบบบูรณาการ

บรรลุความทนทานต่อข้อผิดพลาดและปรับปรุงคุณลักษณะทางมาตรวิทยาของ ADC ตามระบบตัวเลขฟีโบนักชีที่ซ้ำซ้อน

การประยุกต์ใช้สำหรับการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลของวิธีการทดสอบทางสถิติ

5.4.1 ตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อกและอนาล็อกเป็นดิจิตอล

ตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อก (DAC) และตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) เป็นส่วนสำคัญของ ระบบอัตโนมัติการควบคุมและการควบคุมการจัดการ นอกจากนี้ เนื่องจากปริมาณทางกายภาพที่วัดได้ส่วนใหญ่เป็นแบบอะนาล็อก และตามกฎแล้วการประมวลผล การบ่งชี้ และการลงทะเบียนจะดำเนินการโดยวิธีดิจิทัล DAC และ ADC จึงพบว่ามีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเครื่องมือวัดอัตโนมัติ ดังนั้น DAC และ ADC จึงเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือวัดแบบดิจิทัล (โวลต์มิเตอร์ ออสซิลโลสโคป เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม สหสัมพันธ์ ฯลฯ) อุปกรณ์จ่ายไฟที่ตั้งโปรแกรมได้ จอแสดงผลหลอดรังสีแคโทด พล็อตเตอร์ ระบบเรดาร์สำหรับการติดตั้งองค์ประกอบการตรวจสอบและวงจรขนาดเล็ก และเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ ตัวแปลงและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่างๆ อุปกรณ์อินพุต/เอาท์พุตข้อมูลคอมพิวเตอร์ แนวโน้มกว้างๆ สำหรับการใช้ DAC และ ADC กำลังเปิดกว้างขึ้นในด้านการวัดและส่งข้อมูลทางไกลและโทรทัศน์ การผลิต DAC และ ADC ขนาดเล็กและค่อนข้างถูกแบบอนุกรมจะเปิดโอกาสให้ใช้วิธีการแปลงต่อเนื่องแบบแยกส่วนในวงกว้างยิ่งขึ้นในทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

การออกแบบและเทคโนโลยีของ DAC และ ADC มีสามประเภท ได้แก่ แบบโมดูลาร์ แบบไฮบริด และแบบรวม ในขณะเดียวกัน ส่วนแบ่งการผลิตวงจรรวม (IC) DAC และ ADC ในปริมาณรวมของการผลิตก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งได้รับการอำนวยความสะดวกอย่างมากจากการใช้ไมโครโปรเซสเซอร์และวิธีการประมวลผลข้อมูลดิจิทัลอย่างกว้างขวาง DAC คืออุปกรณ์ที่สร้างสัญญาณอนาล็อกเอาท์พุต (แรงดันหรือกระแส) ตามสัดส่วนของสัญญาณดิจิตอลอินพุต ในกรณีนี้ ค่าของสัญญาณเอาท์พุตจะขึ้นอยู่กับค่าของแรงดันอ้างอิง U op ซึ่งกำหนดขนาดเต็มของสัญญาณเอาท์พุต หากคุณใช้สัญญาณแอนะล็อกใดๆ เป็นแรงดันอ้างอิง สัญญาณเอาต์พุตของ DAC จะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของอินพุตดิจิทัลและ อนาล็อกสัญญาณ ใน ADC รหัสดิจิทัลที่เอาต์พุตจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของสัญญาณอะนาล็อกอินพุตที่แปลงแล้วต่อสัญญาณอ้างอิงที่สอดคล้องกับขนาดเต็ม ความสัมพันธ์นี้จะเป็นจริงเช่นกันหากสัญญาณอ้างอิงเปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมายใดๆ ADC ถือได้ว่าเป็นเครื่องวัดอัตราส่วนหรือตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่มีเอาต์พุตดิจิทัล

5.4.2. หลักการทำงาน องค์ประกอบพื้นฐาน และบล็อกไดอะแกรมของ ADC

ปัจจุบัน ADC หลายประเภทได้รับการพัฒนาเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย ในบางกรณี ข้อกำหนดหลักคือมีความแม่นยำสูง ส่วนอย่างอื่นคือความเร็วในการแปลง

ตามหลักการทำงาน ADC ประเภทที่มีอยู่ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ADC ที่มีการเปรียบเทียบสัญญาณที่แปลงอินพุตที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าแยกและ ADC ของประเภทการรวม

ADC ที่เปรียบเทียบสัญญาณอินพุตที่ถูกแปลงเป็นระดับแรงดันไฟแยกจะใช้กระบวนการแปลงที่สร้างระดับแรงดันไฟฟ้าเทียบเท่ากับรหัสดิจิทัลที่สอดคล้องกัน และเปรียบเทียบระดับแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้กับแรงดันไฟฟ้าอินพุตเพื่อกำหนดความเทียบเท่าทางดิจิทัลของสัญญาณอินพุต ในกรณีนี้ ระดับแรงดันไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นพร้อมกัน ตามลำดับ หรือรวมกันได้

ADC การนับแบบอนุกรมด้วยแรงดันฟันเลื่อยแบบก้าวเป็นหนึ่งในตัวแปลงที่ง่ายที่สุด (รูปที่ 5.12)

สัญญาณ "เริ่ม" ตั้งค่าตัวนับเป็นสถานะศูนย์หลังจากนั้นเมื่อพัลส์นาฬิกามาถึงอินพุตพร้อมความถี่ ฉแรงดันไฟเอาท์พุตของ DAC จะเพิ่มขึ้นเชิงเส้นเป็นขั้นๆ

เมื่อแรงดันไฟฟ้า U ออกถึงค่า U ในวงจรเปรียบเทียบจะหยุดนับพัลส์ในตัวนับและรหัสจากเอาต์พุตของอันหลังจะถูกป้อนลงในการลงทะเบียนหน่วยความจำ ความลึกบิตและความละเอียดของ ADC ดังกล่าวถูกกำหนดโดยความลึกบิตและความละเอียดของ DAC ที่ใช้ภายในนั้น เวลาในการแปลงขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่กำลังแปลง สำหรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่สอดคล้องกับค่าเต็มสเกล จะต้องเติม MF และในเวลาเดียวกันจะต้องสร้างโค้ดเต็มสเกลที่อินพุต DAC ซึ่งต้องใช้เวลาในการแปลง (2 n - 1) คูณด้วยช่วงสัญญาณนาฬิกาสำหรับ DAC แบบ n บิต สำหรับการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลอย่างรวดเร็ว การใช้ ADC ดังกล่าวไม่สามารถทำได้

ใน ติดตามเอดีซี(รูปที่ 5.13) มิเตอร์รวมจะถูกแทนที่ด้วยตัวนับถอยหลัง RSch เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุต สัญญาณเอาต์พุตของ CC จะกำหนดทิศทางของการนับโดยขึ้นอยู่กับว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตของ ADC เกินแรงดันเอาต์พุตของ DAC หรือไม่

ก่อนเริ่มการวัด ความถี่ RF จะถูกตั้งค่าเป็นสถานะที่สอดคล้องกับกึ่งกลางของสเกล (01 ... 1) รอบการแปลงครั้งแรกของ ADC ติดตามจะคล้ายกับรอบการแปลงใน ADC การนับอนุกรม ในอนาคต รอบการแปลงจะลดลงอย่างมาก เนื่องจาก ADC นี้สามารถติดตามการเบี่ยงเบนเล็กน้อยของสัญญาณอินพุตในช่วงเวลาหลายสัญญาณนาฬิกา โดยเพิ่มหรือลดจำนวนพัลส์ที่บันทึกไว้ในชุดควบคุมความถี่ RF ขึ้นอยู่กับสัญญาณของความไม่ตรงกันระหว่าง ค่าปัจจุบันของแรงดันไฟฟ้าที่แปลงแล้ว Uin และแรงดันเอาต์พุตของ DAC

ADC การประมาณต่อเนื่อง (การปรับสมดุลระดับบิต)พบการใช้งานอย่างแพร่หลายมากที่สุดเนื่องจากการใช้งานที่ค่อนข้างง่ายในขณะเดียวกันก็รับประกันความละเอียด ความแม่นยำ และความเร็วสูง มีประสิทธิภาพต่ำกว่าเล็กน้อย แต่มีความละเอียดสูงกว่าอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับ ADC ที่ใช้วิธีการแปลงแบบขนาน

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ มีการใช้ตัวกระจายพัลส์และรีจิสเตอร์การประมาณต่อเนื่องเป็นอุปกรณ์ควบคุม เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าอินพุตกับแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง (แรงดันป้อนกลับ DAC) โดยเริ่มจากค่าที่สอดคล้องกับบิตที่สำคัญที่สุดของรหัสไบนารี่ที่สร้างขึ้น

เมื่อเริ่มต้น ADC โดยใช้ RI RPP จะถูกตั้งค่าเป็นสถานะเริ่มต้น:

1,000. . .0. ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับครึ่งหนึ่งของช่วงการแปลงจะถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุตของ DAC ซึ่งมั่นใจได้โดยการเปิดบิตที่สำคัญที่สุด หากสัญญาณอินพุตน้อยกว่าสัญญาณจาก DAC ในรอบนาฬิกาถัดไป รหัส 0100 จะถูกสร้างขึ้นที่อินพุตดิจิทัลของ DAC โดยใช้ RPP . 0 ซึ่งสอดคล้องกับการรวมหลักที่มีนัยสำคัญที่สุดอันดับที่ 2 ส่งผลให้สัญญาณเอาท์พุต DAC ลดลงครึ่งหนึ่ง

หากสัญญาณอินพุตเกินสัญญาณจาก DAC ในรอบนาฬิกาถัดไปจะมีการสร้างรหัส 0110 ... 0 ที่อินพุตดิจิทัลของ DAC และรวมบิตที่ 3 เพิ่มเติม ในกรณีนี้แรงดันเอาต์พุตของ DAC ซึ่งเพิ่มขึ้นหนึ่งเท่าครึ่งจะถูกเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าอินพุตอีกครั้ง ฯลฯ ทำซ้ำขั้นตอนที่อธิบายไว้ nครั้ง (ที่ไหน n- จำนวนบิต ADC)

เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุตของ DAC ซึ่งแตกต่างจากอินพุตโดยไม่เกินหนึ่งหน่วยของตัวเลขที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของ DAC ผลลัพธ์ของการเปลี่ยนแปลงจะนำมาจากเอาต์พุตของ RPP

ข้อดีของโครงร่างนี้คือความสามารถในการสร้างตัวแปลงความเร็วสูงแบบหลายบิต (สูงสุด 12 บิตและสูงกว่า) (ด้วยเวลาในการแปลงคำสั่งหลายร้อยนาโนวินาที)

ในเอดีซี อ่านโดยตรง (แบบขนาน)(รูปที่ 5.15) สัญญาณอินพุตจะถูกนำไปใช้กับอินพุตของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดพร้อมกันซึ่งเป็นตัวเลข มซึ่งกำหนดโดยความจุบิตของ ADC และมีค่าเท่ากับ m = 2 n - 1 โดยที่ n คือจำนวนบิตของ ADC ในแต่ละ CV สัญญาณจะถูกเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิงที่สอดคล้องกับน้ำหนักของการคายประจุที่แน่นอน และนำออกจากโหนดของตัวแบ่งตัวต้านทานที่ขับเคลื่อนจากแรงดันอ้างอิง

สัญญาณเอาท์พุตของ CV ได้รับการประมวลผลโดยตัวถอดรหัสแบบลอจิคัล ซึ่งสร้างโค้ดแบบขนาน ซึ่งเทียบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าอินพุตแบบดิจิทัล ADC ดังกล่าวมีประสิทธิภาพสูงสุด ข้อเสียของ ADC ดังกล่าวคือเมื่อความลึกของบิตเพิ่มขึ้น จำนวนองค์ประกอบที่ต้องการก็จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ซึ่งทำให้ยากต่อการสร้าง ADC แบบหลายบิตประเภทนี้ ความแม่นยำในการแปลงถูกจำกัดด้วยความแม่นยำและความเสถียรของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าและตัวแบ่งตัวต้านทาน ในการเพิ่มความลึกของบิตที่ความเร็วสูง ADC แบบสองขั้นตอนจะถูกนำมาใช้ซึ่งบิตลำดับต่ำของโค้ดเอาต์พุตจะถูกลบออกจากเอาต์พุตของสเตจที่สองของ DS และบิตที่สำคัญที่สุดจะถูกลบออกจากเอาต์พุต ของ DS ในระยะแรก

ADC พร้อมการปรับความกว้างพัลส์ (การรวมรอบเดียว)

ADC โดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าระดับของสัญญาณอะนาล็อกอินพุต Uin จะถูกแปลงเป็นพัลส์ระยะเวลาที่ t พัลส์เป็นฟังก์ชันของค่าของสัญญาณอินพุตและถูกแปลงเป็นรูปแบบดิจิทัลโดยการนับจำนวนช่วงเวลา ของความถี่อ้างอิงที่พอดีระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของพัลส์ แรงดันไฟขาออกของตัวประกอบภายใต้อิทธิพลของตัวเชื่อมต่อ

ใช้กับอินพุต U op เปลี่ยนจากระดับศูนย์ด้วยความเร็ว

ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าขาออกของผู้รวมระบบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าอินพุต Uin CV จะถูกกระตุ้นซึ่งเป็นผลมาจากการก่อตัวของระยะเวลาพัลส์สิ้นสุดลงในระหว่างที่นับจำนวนช่วงของความถี่อ้างอิงใน เคาน์เตอร์ ADC ระยะเวลาพัลส์ถูกกำหนดโดยเวลาที่แรงดันไฟฟ้า U ออกเปลี่ยนจากระดับศูนย์เป็น U ใน:

ข้อดีของตัวแปลงนี้คือความเรียบง่าย และข้อเสียคือความเร็วค่อนข้างต่ำและความแม่นยำต่ำ

1. อุปกรณ์หลักการทำงานและการใช้งานคืออะไร:

ก) ตัวแปลงโฟโตอิเล็กทริค

โฟโตอิเล็กทริคคอนเวอร์เตอร์คือสัญญาณที่สัญญาณเอาท์พุตแปรผันขึ้นอยู่กับฟลักซ์แสงที่ตกกระทบบนคอนเวอร์เตอร์ ตัวแปลงโฟโตอิเล็กทริคหรือที่เราจะเรียกพวกมันในอนาคตโฟโตเซลล์แบ่งออกเป็นสามประเภท:

1) ตาแมวพร้อมเอฟเฟกต์แสงภายนอก

พวกมันคือกระบอกแก้วทรงกลมที่บรรจุก๊าซสุญญากาศหรือก๊าซ ซึ่งบนพื้นผิวด้านในซึ่งมีชั้นของวัสดุไวแสงถูกนำไปใช้ กลายเป็นแคโทด แอโนดทำในรูปแบบของวงแหวนหรือตาข่ายลวดนิกเกิล ในสถานะมืด กระแสมืดไหลผ่านตาแมวอันเป็นผลมาจากการปล่อยความร้อนและการรั่วไหลระหว่างอิเล็กโทรด เมื่อส่องสว่าง โฟโตแคโทดจะเลียนแบบอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของโฟตอนแสง หากใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและแคโทด อิเล็กตรอนเหล่านี้จะเกิดกระแสไฟฟ้า เมื่อการส่องสว่างของตาแมวที่เชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลง โฟโตปัจจุบันในวงจรนี้จะเปลี่ยนไปตามนั้น

2) ตาแมวพร้อมเอฟเฟกต์แสงภายใน

เป็นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งมีหน้าสัมผัสเช่นทำจากแคดเมียมซีลีไนด์ซึ่งเปลี่ยนความต้านทานภายใต้อิทธิพลของฟลักซ์แสง เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริคภายในประกอบด้วยลักษณะของอิเล็กตรอนอิสระที่ถูกกระแทกโดยควอนตัมแสงจากวงโคจรอิเล็กตรอนของอะตอมที่ยังคงเป็นอิสระภายในสาร การปรากฏตัวของอิเล็กตรอนอิสระในวัสดุ เช่น เซมิคอนดักเตอร์ เทียบเท่ากับความต้านทานไฟฟ้าที่ลดลง โฟโตรีซีสเตอร์มีความไวสูงและมีลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเป็นเส้นตรง (ลักษณะเฉพาะของโวลต์-แอมแปร์) เช่น ความต้านทานไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

3) ตัวแปลงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

คอนเวอร์เตอร์เหล่านี้เป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่ไวต่อแสงแบบแอคทีฟ ซึ่งเมื่อดูดซับแสงเนื่องจากเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกในชั้นกั้น จะทำให้เกิดอิเล็กตรอนและแรงเคลื่อนไฟฟ้าอิสระ

โฟโตไดโอด (PD) สามารถทำงานได้ในสองโหมด - โฟโตไดโอดและเจเนอเรเตอร์ (วาล์ว) โฟโตทรานซิสเตอร์คือตัวรับเซมิคอนดักเตอร์ของพลังงานการแผ่รังสีที่มีจุดเชื่อมต่อ p ตั้งแต่ 2 จุดขึ้นไป โดยมีโฟโตไดโอดและแอมพลิฟายเออร์โฟโตปัจจุบันรวมกัน

โฟโตทรานซิสเตอร์ เช่น โฟโตไดโอด ใช้ในการแปลงสัญญาณแสงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า

b) คอนเวอร์เตอร์แบบคาปาซิทีฟ

ทรานสดิวเซอร์แบบคาปาซิทีฟคือตัวเก็บประจุที่ความจุเปลี่ยนแปลงไปภายใต้อิทธิพลของปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าที่กำลังวัด ตัวเก็บประจุแบบแบนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวแปลงประจุไฟฟ้า ซึ่งความจุสามารถแสดงได้ด้วยสูตร C = e0eS/5 โดยที่ e0 คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของอากาศ (e0 = 8.85 · 10"12F/m; e คือค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสัมพัทธ์) ค่าคงที่ของตัวกลางระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุ พื้นที่ซับ S 5 ระยะห่างระหว่างซับใน)

เนื่องจากปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าที่วัดได้สามารถสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ใดๆ เหล่านี้ได้ การออกแบบคอนเวอร์เตอร์แบบคาปาซิทีฟจึงอาจแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับการใช้งาน ในการวัดระดับของของเหลวและวัตถุที่เป็นเม็ดจะใช้ตัวเก็บประจุทรงกระบอกหรือแบบแบน สำหรับการวัดการกระจัดขนาดเล็ก แรงและความดันที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว - ทรานสดิวเซอร์คาปาซิทีฟแบบดิฟเฟอเรนเชียลพร้อมช่องว่างแปรผันระหว่างเพลต ลองพิจารณาหลักการของการใช้คอนเวอร์เตอร์แบบคาปาซิทีฟเพื่อวัดปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าต่างๆ

c) ตัวแปลงความร้อน

ตัวแปลงความร้อนเป็นตัวนำหรือเซมิคอนดักเตอร์ที่มีกระแสมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงในการแลกเปลี่ยนความร้อนด้วย สิ่งแวดล้อม. การแลกเปลี่ยนความร้อนมีหลายวิธี: การพาความร้อน; การนำความร้อนของสิ่งแวดล้อม การนำความร้อนของตัวนำนั้นเอง รังสี

ความเข้มของการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างตัวนำและสภาพแวดล้อมขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้: ความเร็วของตัวกลางก๊าซหรือของเหลว คุณสมบัติทางกายภาพสภาพแวดล้อม (ความหนาแน่น การนำความร้อน ความหนืด); อุณหภูมิโดยรอบ; มิติทางเรขาคณิตของตัวนำ การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวนำและความต้านทานของมันขึ้นอยู่กับปัจจัยที่ระบุไว้

ใช้ในการวัดปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าต่างๆ ที่แสดงลักษณะของตัวกลางก๊าซหรือของเหลว: อุณหภูมิ ความเร็ว ความเข้มข้น ความหนาแน่น (สุญญากาศ)

d) ตัวแปลงไอออไนเซชัน;

คอนเวอร์เตอร์ไอออไนซ์คือคอนเวอร์เตอร์ที่ปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าที่วัดได้นั้นสัมพันธ์เชิงหน้าที่กับกระแสการนำไฟฟ้าและไอออนิกของตัวกลางที่เป็นก๊าซ การไหลของอิเล็กตรอนและไอออนได้มาในตัวแปลงไอออไนเซชันไม่ว่าจะโดยการไอออไนซ์ของตัวกลางที่เป็นก๊าซภายใต้อิทธิพลของสารไอออไนซ์อย่างใดอย่างหนึ่งหรือโดยการปล่อยความร้อนหรือโดยการระดมยิงโมเลกุลของตัวกลางที่เป็นก๊าซด้วยอิเล็กตรอน ฯลฯ

องค์ประกอบบังคับของตัวแปลงไอออไนซ์คือแหล่งกำเนิดและตัวรับรังสี

e) คอนเวอร์เตอร์แบบรีโอสแตติก

คอนเวอร์เตอร์รีโอสแตตคือรีโอสแตตที่มอเตอร์เคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของปริมาณที่ไม่ใช้ไฟฟ้าที่กำลังวัด ลวดพันด้วยระยะห่างสม่ำเสมอบนโครงที่ทำจากวัสดุฉนวน ทำความสะอาดฉนวนลวดที่ขอบด้านบนของเฟรมแล้วใช้แปรงเลื่อนไปตามโลหะ แปรงเพิ่มเติมจะเลื่อนไปตามแหวนสลิป แปรงทั้งสองถูกแยกออกจากลูกกลิ้งขับเคลื่อน คอนเวอร์เตอร์แบบรีโอสแตติกถูกสร้างขึ้นทั้งแบบมีลวดพันบนโครงและแบบรีโอคอร์ด ใช้เป็นวัสดุลวด Nichrome, Manganin, Constantan ฯลฯ ในกรณีที่สำคัญเมื่อข้อกำหนดสำหรับความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวสัมผัสสูงมากหรือเมื่อแรงกดสัมผัสต่ำมากจะใช้โลหะผสมของแพลตตินัมกับอิริเดียมแพลเลเดียม ฯลฯ . ลวดลิโน่ต้องเคลือบด้วยอีนาเมลหรือชั้นออกไซด์เพื่อแยกวงรอบที่อยู่ติดกันออกจากกัน เครื่องยนต์ทำจากลวดสองหรือสามเส้น (แพลตตินัมกับอิริเดียม) ที่มีแรงดันสัมผัส 0.003...0.005 N หรือแบบแผ่น (เงิน, ฟอสเฟอร์บรอนซ์) ด้วยแรง 0.05...0.1 N พื้นผิวสัมผัสของ ลวดพันแผลนั้นขัดเงา ความกว้างของพื้นผิวสัมผัสเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางลวดสองถึงสามเส้น กรอบของคอนเวอร์เตอร์แบบรีโอสแตติกทำจาก textolite พลาสติกหรืออลูมิเนียมเคลือบด้วยสารเคลือบเงาหรือฟิล์มออกไซด์ รูปทรงของเฟรมมีความหลากหลาย รีแอกแตนซ์ของคอนเวอร์เตอร์รีโอสแตติกมีค่าน้อยมาก และมักจะถูกละเลยที่ความถี่ในช่วงเสียง

ทรานสดิวเซอร์แบบรีโอสแตติกสามารถใช้เพื่อวัดความเร่งการสั่นสะเทือนและการเคลื่อนที่ของการสั่นสะเทือนด้วยช่วงความถี่ที่จำกัด

ฉ) ทรานดิวเซอร์เกจวัดความเครียด

ทรานสดิวเซอร์สเตรนเกจ (สเตรนเกจ) เป็นตัวนำที่เปลี่ยนความต้านทานเมื่อถูกแรงดึงหรือการบีบอัด ความยาวของตัวนำ I และพื้นที่หน้าตัด S เปลี่ยนแปลงไปตามการเสียรูป การเสียรูปของโครงตาข่ายคริสตัลเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง ความต้านทานตัวนำ p และดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน

การใช้งาน: สำหรับการวัดการเสียรูปและความเค้นเชิงกล ตลอดจนปริมาณเชิงกลแบบคงที่และไดนามิกอื่นๆ ที่เป็นสัดส่วนกับการเสียรูปขององค์ประกอบยืดหยุ่นเสริม (สปริง) เช่น ทางเดิน ความเร่ง แรง การดัดงอหรือแรงบิด ความดันก๊าซหรือของเหลว ฯลฯ จากปริมาณที่วัดได้เหล่านี้ สามารถกำหนดปริมาณที่ได้รับได้ เช่น มวล (น้ำหนัก) ระดับการบรรจุถัง ฯลฯ สเตรนเกจแบบใช้กระดาษ รวมถึงแบบฟอยล์และแบบฟิล์ม ใช้ในการวัดความเครียดสัมพัทธ์ตั้งแต่ 0.005... 0.02 ถึง 1.5...2% สเตรนเกจแบบลวดหลวมสามารถใช้วัดความเครียดได้ถึง 6...10% สเตรนเกจไม่มีความเฉื่อยในทางปฏิบัติ และใช้ในช่วงความถี่ 0... 100 kHz

g) ตัวแปลงอุปนัย;

ทรานสดิวเซอร์วัดแบบเหนี่ยวนำได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงตำแหน่ง (การกระจัด) ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า เป็นทรานสดิวเซอร์การวัดที่มีขนาดกะทัดรัด ทนทานต่อเสียงรบกวน เชื่อถือได้ และประหยัดที่สุด สำหรับการแก้ปัญหาการวัดขนาดเชิงเส้นแบบอัตโนมัติในวิศวกรรมเครื่องกลและเครื่องมือ

ทรานสดิวเซอร์แบบเหนี่ยวนำประกอบด้วยตัวเรือนซึ่งมีแกนหมุนวางอยู่บนรางกลิ้ง โดยที่ส่วนหน้าจะมีปลายการวัด และที่ปลายด้านหลังจะมีเกราะ ไกด์ได้รับการปกป้องจากอิทธิพลภายนอกด้วยข้อมือยาง กระดองที่เชื่อมต่อกับแกนหมุนจะอยู่ภายในคอยล์ที่ยึดอยู่ในตัวเครื่อง ในทางกลับกัน ขดลวดคอยล์จะเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับสายเคเบิลที่ยึดอยู่ในตัวเรือนและป้องกันจากการหักงอด้วยสปริงรูปกรวย ที่ปลายสายด้านที่ว่างจะมีขั้วต่อที่ใช้เชื่อมต่อตัวแปลงกับอุปกรณ์รอง ตัวเครื่องและแกนหมุนทำจากสแตนเลสชุบแข็ง อะแดปเตอร์ที่เชื่อมต่อกระดองกับสปินเดิลประกอบด้วยโลหะผสมไทเทเนียม สปริงที่สร้างแรงในการวัดจะอยู่ตรงกลาง ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานเมื่อสปินเดิลเคลื่อนที่ การออกแบบทรานสดิวเซอร์นี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อผิดพลาดแบบสุ่มและความแปรผันในการอ่านจะลดลงเหลือน้อยกว่า 0.1 ไมครอน

ทรานสดิวเซอร์แบบเหนี่ยวนำใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดการกระจัดเชิงเส้นและเชิงมุมเป็นหลัก

h) ตัวแปลงแม่เหล็ก

ทรานสดิวเซอร์แบบแม่เหล็กเป็นทรานสดิวเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้าประเภทหนึ่ง ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงในการซึมผ่านของแม่เหล็ก μ ของตัวเฟอร์โรแมกเนติก ขึ้นอยู่กับความเค้นเชิงกล σ ที่เกิดขึ้นในพวกมันซึ่งเกี่ยวข้องกับผลกระทบของแรงทางกล P (แรงดึง, แรงอัด, การดัด, การบิด) บนตัวเฟอร์โรแมกเนติก การเปลี่ยนแปลงความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กของแกนเฟอร์โรแมกเนติกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานแม่เหล็กของแกน RM การเปลี่ยนแปลง RM ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำของคอยล์ L ที่อยู่บนแกนกลาง ดังนั้นในตัวแปลงสนามแม่เหล็กเรามีสายโซ่ของการเปลี่ยนแปลงดังต่อไปนี้:

Р -> σ -> μ -> Rм -> L

คอนเวอร์เตอร์แบบแม่เหล็กสามารถมีขดลวดได้ 2 เส้น (ประเภทหม้อแปลง) ภายใต้อิทธิพลของแรงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของการซึมผ่านของแม่เหล็กความเหนี่ยวนำร่วม M ระหว่างขดลวดและแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำของขดลวดทุติยภูมิ E จะเปลี่ยนไป วงจรการแปลงในกรณีนี้มีรูปแบบ

P -> σ -> μ -> Rm -> M -> E.

ผลของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกภายใต้อิทธิพลของการเปลี่ยนรูปเชิงกลเรียกว่าเอฟเฟกต์แมกนีโตอิลาสติก

มีการใช้ทรานสดิวเซอร์แบบแม่เหล็ก:

สำหรับการวัดแรงดันสูง (มากกว่า 10 นิวตัน/มม2 หรือ 100 กก./ซม.2) เนื่องจากรับรู้แรงดันได้โดยตรงและไม่ต้องใช้ทรานสดิวเซอร์เพิ่มเติม

เพื่อวัดแรง ในกรณีนี้ขีดจำกัดการวัดของอุปกรณ์จะกำหนดโดยพื้นที่ของทรานสดิวเซอร์แบบแมกนีโตอิลาสติก คอนเวอร์เตอร์เหล่านี้มีรูปร่างผิดปกติภายใต้อิทธิพลของแรงเล็กน้อยมาก ใช่เมื่อ ล= 50 มม. △ ล < 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) ตัวแปลงความต้านทานไฟฟ้า

ตัวแปลงไฟฟ้าเป็นตัวแปลงไฟฟ้าเคมีชนิดหนึ่ง ในกรณีทั่วไป คอนเวอร์เตอร์ไฟฟ้าเคมีคือเซลล์อิเล็กโทรไลต์ที่เต็มไปด้วยสารละลายซึ่งมีอิเล็กโทรดอยู่ในเซลล์ ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อคอนเวอร์เตอร์เข้ากับวงจรการวัด ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า เซลล์อิเล็กโทรไลต์สามารถแสดงลักษณะเฉพาะได้ด้วยแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เซลล์พัฒนาขึ้น แรงดันไฟฟ้าตกจากกระแสที่ไหลผ่าน ความต้านทาน ความจุไฟฟ้า และความเหนี่ยวนำ ตอกย้ำความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านี้ พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าและปริมาณที่ไม่ใช่ทางไฟฟ้าที่วัดได้ รวมถึงการระงับการกระทำของปัจจัยอื่นๆ คุณสามารถสร้างตัวแปลงสำหรับการวัดองค์ประกอบและความเข้มข้นของตัวกลางของเหลวและก๊าซ ความดัน การกระจัด ความเร็ว ความเร่ง และปริมาณอื่นๆ พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของเซลล์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสารละลายและอิเล็กโทรด การเปลี่ยนแปลงทางเคมีในเซลล์ อุณหภูมิ ความเร็วของการเคลื่อนที่ของสารละลาย ฯลฯ ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของตัวแปลงไฟฟ้าเคมีและปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าถูกกำหนดโดย กฎของเคมีไฟฟ้า

หลักการทำงานของตัวแปลงอิเล็กโทรไลต์ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาความต้านทานของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ต่อองค์ประกอบและความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ตลอดจนมิติทางเรขาคณิตของเซลล์ ความต้านทานของคอลัมน์ของเหลวตัวแปลงไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า:

R = ρh/S = k/૪

โดยที่ ૪= 1/ρ - ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์ k คือค่าคงที่ของคอนเวอร์เตอร์ ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของมิติทางเรขาคณิต ซึ่งโดยปกติแล้วจะพิจารณาจากการทดลอง