|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы давлений пГ""" г " «Ь1ше, следовательно, диапазо» 5нимя. ™ - порядков. Примерно такой же Диапазон иГпп "«"« встречающихся в технике и научных исследованиях (10"в-10) Н. Третью группу механических величин представляют так называемые параметры движения. Это перемещения объектов в пространстве, линейные и угловые скорости и ускорения перемещении. Значения параметров этой группы могут достигать астрономических цифр (космические расстояния и скорости). В эту группу входят также параметры вибраций (вибрационные перемещения, скорости и ускорения), скорости вращения валов и т. д. Для преобразования механических величин в удобную для передачи и восприятия форму используются различные физические явления, обладающие достаточно строгими закономерностями. Остановимся на некоторых из этих физических явлений, получивших наибольшее распространение при создании датчиков: тензорезистивный эффект, заключающийся в изменении активного сопротивления проводника под действием механических напряжений; для металлов и сплавов активное сопротивление меняется в основном за счет изменения геометрических размеров, для полупроводников - за счет изменения удельного электрического сопротивления; пьезоэлектртеашй эффект, заключающийся в электризации материала под действием механических напряжений; эффект изменения электрической емкости при изменении геометрических размеров промежутка между электродами или диэлектрической проницаемости вещества, заполняющего этот" промежуток; эффекты, основанные на электромагнитных явлениях - изменение магнитного сопротивления цепи вследствие изменения геометрических параметров или магнитной проницаемости ее элементов под действием механических величин и явление электромагнитной индукции при движении проводника в постоянном магнитном поле; эффект изменения частоты, заключающийся в изменении собственных колебаний механического резонатора под действием механических напряжений; эффект наведения электрического заряда на электроде, перемещающемся вблизи диэлектрика, обладающего постоянной поляризацией (электрета). Среди других явлений, используемых для преобразования механических величин, можно назвать электронную и фотоэлектронную эмиссии, эффект Холла, ядерный магнитный резонанс и да. Очевидно, что, используя один и тот же физический эффект, можно преобразовывать различные механические величины, а для преобразования одной механической величины можно использовать различные физические эффекты. Перед разработчиком обычно стоит конкретная задача: спроектировать датчик с заданными техническими характеристиками, при этом одним из первых вопросов является выбор физического принципа преобразования механической величины в электрическую. Дать однозначные рекомендации по такому выбору для всех возможных вариантов исходных данных, очевидно, невозможно. Этот выбор определяется заданным диапазоном измерения, частотным диапазоном, возможностями источников питания, метрологическими характеристиками, условиями применения, массой про-  Рис. 1.2. Статистические оценки возможностей принципов преобразовани.ч: - струйного,---потеициометрического. ---тензорезнсториого, -X-X-индуктивного ектируемого датчика и другими его характеристиками, причем существенное значение имеют традиции, сложившиеся в проектной организации, и личный опыт разработчика. Иногда выбор определяется требуемыми параметрами выходного электрического сигнала. Для того чтобы в каждом конкретцом случае правильно решить, какой физический принцип использовать в конструкции датчика, необходимо знать не только чисто технические возмож-1юсти каждого принципа преобразования, но и технологические особенности его практической реализации. Для узких областей применения (в рамках отрасли, подотрасли), когда условия эксплуатации примерно одинаковы, выбор физического принципа преобразования можно произвести на основе сопоставления различных принципов преобразования, характеризуемых статистическими оценками возможностей. Такие оценки, базирующиеся на обобщении опыта разработок в конкрет- ной области, можно представить, например, так, как показано на рис. 1.2. Для каждого физического принципа преобразования конкретной физической величины (в данном случае давления) на рисунке по оси ординат откладывается величина достижимой точности датчиков в зависимости от частотного диапазона (ось Ig /) и гарантированного срока сохранения метрологических характеристик (ось Ig Тр). Для достижения компактности представления данных используется логарифмический масштаб, причем в частотной области построение ограничивается максимально достижимыми резонансными частотами (динамическая погрешность -100%), а в области долговременной стабильности - максимально достижимым гарантийным сроком сохраняемости метрологических характеристик (без поверок и регулировок). Конкретные данные задачи, стоящей перед разработчиком, определяют на рисунке некоторый объем, от расположения которого относительно предельных граничных данных зависит целесообразность выбора того или иного принципа преобразования. Так, в области средних частот и высоких точностей предпочтение отдается преобразователям со струнными резонаторами, а в области относительно высоких частот и средних точностей - тензо-резисторным преобразователем. Если физический принцип преобразования выбран, то следующая задача состоит в выборе модификации соответствующего преобразователя, который также производится исходя из конкретных данных технического задания. Например, если нужно спроектировать датчик перемещения и .выбран индуктивный принцип преобразования, то в зависимости от заданного диапазона измеряемых перемещений может быть использован преобразователь с меняющимся воздушным зазором, преобразователь плунжерного типа, зубчатый преобразователь и т. д. Выбор модификации часто связан с выбором элементов преобразователя механических величин в механические. Например, если нужно спроектировать тензорезистивный датчик силы, то в качестве преобразователя силы в механическое напряжение могут быть использованы стержень, мембрана, кольцо, балка и другие упругие элементы. Выбор в данном случае определяется требуемым частотным диапазоном (упругие элементы имеют разные частотные характеристики), пределом измерения (стержень может оказаться неустойчивым к изгибу, кольцо может быть нетехнологичным для больших пределов измерения и т. п.), допустимой массой или другими параметрами в зависимости от конкретной ситуации. Однако во всех случаях выбору должен предшествовать достаточно скрупулезный научно-технический анализ ситуации проектирования. Как уже отмечалось, диапазоны встречающихся в практике измерений значений механических величин весьма широки. Поэтому, как правило, не удается с помощью одного датчика охва- 0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 купить электроды озс, ок 46, сварочные электроды УОНИ в г Питере |