|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Глава 5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 5.1. ОБЗОР И КЛАССИФИКАЦИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ При проектировании измерительного тракта датчика, рассматриваемого как цепь измерительных преобразователей (рис. 5.1), приходится учитывать не только техническую возможность преобразования механического сигнала в более удобный для передачи электрический сигнал, но и решать сложную задачу выбора компромиссного решения по числу, составу и схемам включения этих преобразователей. В общем случае конструктор аппаратуры имеет возможность принять следующие решения: 1) ограничиться размещением непосредственно на объекте преобразователя неэлектрической величины в электрическую, соглашаясь на все вытекающие из этого решения значения метрологических и надежностных параметров датчика в целом; 2) удалить преобразователь неэлектрической величины в электрическую на некоторое расстояние от точки отбора механического параметра на объекте, добавив линию связи, по которой будет передаваться без изменений измеряемый механический сигнал; 3) улучшить условия работы преобразователя неэлектрической величины в электрическую, защитив его от перегрузки по основному входу (измеряемым механическим параметром); 4) улучшить условия работы преобразователя неэлектрической величины в электрическую, изменив амплитуду измеряемого параметра или уменьшив дисперсию воздействующих на него дестабилизирующих факторов; 5) преобразовать измеряемый механический параметр в другой механический параметр, более удобный для передачи на расстояние или для последующего преобразования в электрическую величину; 6) улучшить эксплуатационные характеристики датчика в целом за счет снижения трудоемкости его установки на объекте, повышения надежности работы датчика как элемента объекта, снижения влияния дестабилизирующих факторов, связанных с самой процедурой установки датчика на объект (например, с усилием затяжки резьбового соединения), на метрологические характеристики.  Точка отбора \ параметра. параметра Измерение
Влияющий фантор 1 Средство защиты от Влияющего фактора Ослабленный Влияющий. еранглор %- Влияющий фантор I Блияюиий фантор Средстдо защиты <й от влияющеео \- фактора механический параметр Преобразователь иБЭлеитри чесной величины электричесчцк Электрический параметр езервиый элемент для нормального Финкимонираванив датчика В составе объекта I Выходной электрический параметр Рис. 5.1. Общий вид измерительного тракта датчика Следует заметить, что многие из перечисленных решений не исключают друг друга и каждое из них может быть применено не один раз в процессе проектирования. Так, например, разрабатывая датчик для измерения давления в рабочей камере газовой турбины, можно соединить основной тензорезисторный преобразователь механической величины в электрическую трубопроводом с точкой отбора этого параметра на объекте (п. 2), поставить предохранительный клапан (п. 3), ослабить влияние дестабилизирующего фактора - вибраций, используя амортизатор (п. 4), поставить преобразователь давления в усилие (п. 5), герметичным корпусом защитить последующие преобразователи от дестабилизирующего воздействия агрессивной среды (п. 4), сделать датчик технологичным при установке и более надежным для работы в составе объекта за счет соединения его с трубопроводом с помощью ниппеля и накидной гайки (п. 6), предусмотреть герметизацию корпуса в месте вывода электрических проводников для дальнейшего повышения надежности работы датчика в составе объекта (п. 6) и т. д. Все подобные решения сопровождаются появлением определенных отрицательных последствий, являющихся платой за получаемые преимущества. Так, введение линий связи для передачи механического сигнала или дополнительного преобразователя механического сигнала из одного вида в другой может снизить точность и .быстродействие датчика; введение предохранителя от перегрузки и средств защиты от влияющих факторов - увеличить массу, размеры, стоимость датчика; введение специальных узлов крепления датчика на объекте - нарушить режим работы самого объекта и т. п. Следовательно, принимаемое конструктором решение всегда есть некоторый компромисс между преимуществами того или иного конкретного варианта и теми недостатками, которые органично присущи этому же варианту. Принятое решение с точки зрения структуры измерительного тракта характеризуется наличием ряда дополнительных или вспомогательных (по отношению к основному преобразователю неэлектрической величины в электрическую) преобразователей, каждый из которых в чем-то изменяет условия восприятия измеряемого механического параметра. Поэтому в данной главе и рассматриваются разнообразные технические решения, позволяющие улучшить условия восприятия измеряемого параметра с точки зрения рациональной компоновки датчика в целом. Анализ накопленных измерительной техникой решений позволяет распределить все используемые дополнительные преобразователи по следующим классификационным группам: преобразователи, изменяющие линейные или угловые координаты измеряемого механического сигнала без изменения его амплитуды; преобразователи, изменяющие амплитуду или дисперсию измеряемого механического сигнала или влияющих факторов; преобразователи, изменяющие вид механического параметра - носителя информации. Следует заметить, что предлагаемая классификация является взначительной мере условной, ориентирующейся на один доминирующий признак описания работы преобразователя. На самом деле перенос механического сигнала в пространстве преобразователем первой группы сопровождается и некоторым уменьшением амплитуды измеряемого параметра, и существенным уменьшением влияния дестабилизирующих факторов, т. е. признаками, характерными для второй группы. Преобразование вида параметра механического сигнала преобразователем третьей группы неизбежно приводит к изменению координат сигнала в пространстве, т. е. к появлению признака, характерного для первой группы, и т. п. В каждой из выделенных групп преобразователи будут существенно отличаться друг от друга по конструктивному исполнению в зависимости от того, какой вид механического параметра подвергается преобразованию. Однако, учитывая, что большая часть контролируемых механических сигналов относится либо к усилиям, либо к давлениям, основное внимание будет уделено анализу конструктивных элементов датчиков усилий и давлений. 5.2. СТЫКИ КАК ЭЛЕМЕНТЫ ВХОДНОЙ ЦЕПИ ДАТЧИКОВ СИЛЫ Стык как силопередающее звено представляет собой наиболее распространенное в датчиковой аппаратуре техническое решение. 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 |