2020-05-13
237
При измерениях некоторых неэлектрических величин не всегда удается преобразовать их непосредственно в электрическую величину. В этих случаях осуществляют двойное преобразование исходной (первичной) измеряемой величины в промежуточную неэлектрическую величину, которую преобразуют затем в выходную электрическую величину. Совокупность двух соответствующих измерительных преобразователей образует комбинированный датчик.
Подобные преобразования удобны для измерения механических величин, вызывающих в первичном преобразователе деформацию или перемещение выходного элемента, к которым чувствителен вторичный преобразователь.
Давление, например, можно измерить с помощью мембраны, служащей первичным преобразователем, деформация которой преобразуется в электрическую величину датчиком, реагирующим на механическое смещение. Так мембрана электродинамического микрофона является первичным преобразователем, деформация которой, вызванная воздействием акустического давления, преобразуется в соответствующий электрический сигнал.
Если механические напряжения в первичном преобразователе не превышают предел упругости, то его характеристика линейна. Характеристику преобразования датчика в целом определяют путем градуировки.
Влияющие величины
Датчик в определенных условиях эксплуатации может подвергаться воздействию не только измеряемой величины, но и других физических величин, именуемых влияющими, к которым чувствителен датчик. Вариации этих паразитных воздействий могут привести к изменениям выходного электрического сигнала датчика и появлению соответствующей погрешности измерений.
Основными физическими величинами, влияющими на погрешность датчиков, являются:
температура, которая изменяет электрические и механические характеристики датчика, а также размеры составляющих его деталей;
давление, ускорение и вибрация, вызывающие в определенных элементах датчиков деформации и напряжения, изменяющие их чувствительность;
влажность, которая может вызвать изменение определенных электрических характеристик элементов, таких как диэлектрическая проницаемость и удельное сопротивление, вследствие чего возникает опасность нарушения электрической изоляции между отдельными конструктивными элементами датчика (либо между датчиком и окружающей средой);
постоянное или переменное магнитное поле, индуцирующее в проводниках э.д.с, которая накладывается на полезный сигнал, и изменяющее электрические характеристики некоторых чувствительных элементов, например, удельное сопротивление магниторезисторов;
изменение параметров напряжения питания – его амплитуды и частоты.
Если обозначить величины, влияющие на датчик, через g 1, g 2,...., то связь между выходным электрическим сигналом s и измеряемой величиной λ, которая в идеальном случае выражается как
s = f (λ),
преобразуется к виду:
s = f (λ, g 1, g 2,....).
Для того чтобы в этом случае определить измеряемую величину по выходному сигналу датчика без внесенной влияющими величинами погрешности, необходимо
либо снизить значения влияющих величин соответствующей защитой датчика, используя, например, антивибрационное основание, магнитные экраны и др.;
либо стабилизировать влияющие величины и градуировать датчик для этих условий, используя, например, термостат, источник стабилизированного напряжения питания и др.;
либо использовать такую схему, которая позволила бы скомпенсировать влияние паразитных величин, например «моста Уитстона» с двумя одинаковыми датчиками, один из которых предназначен для измерений, а второй – для компенсации погрешности, вызванной влияющими факторами.
7. Каналы и линии передачи ТМИ
