Примеры динамических преобразователей

Классификация измерительных преобразователей

По виду ФВ на входе ИП и ФВ на выходе:

- преобразователи электрических величин в электрические (резистивные делители, усилители, трансформаторы, шунты и т.п.);

- преобразователи неэлектрических в неэлектрические (рычаги, пружины, редукторы, мембраны);

- преобразователи электрических в неэлектрические (электромоторы, осве­тители, двигатели, электрические нагреватели, холодильники);

- преобразователи неэлектрических в электрические.

По виду зависимости ФВ величин от времени на входе и на выходе:

- аналоговые (входные и выходные величины являются аналоговыми сигналами, могут изменяться непрерывно и гладко);

- цифровые (дискретные; входные и выходные величины изменяются дискретно);

- аналого-цифровые (АЦП) (входной сигнал аналоговый, выходной – дискретный);

- цифро-аналоговые (ЦАП) (входной – цифровой, выходной – аналоговый).

По наличию или отсутствию энергии в измеряемом сигнале:

- генераторные преобразователи – являются преобразователями одного вида энергии в другой вид (источники ЭДС, источники тока, термопары, акустоэлектрические, пьезоэлектрические, оптоэлектрические). Преобразуют активные ФВ;

- параметрические преобразователи – не могут работать без источников энергии; выходной сигнал этих преобразователей обусловлен изменением пассивных измеряемых ФВ (R, L, C, перемещение стрелки и т.п.) на входе. Преобразуют пассивные ФВ в активные ФВ;

- масштабные преобразователи – изменяют только величину ФВ, поступающей на их вход (делители, усилители).

По виду модуляции сигнала на выходе ИП:

- амплитудные (амплитудно-модулированные);

- частотные;

- фазовые.

По виду динамических процессов, протекающих в ИП в процессе преобразования:

- статические преобразователи (измеряемая ФВ на выходе ИП выражается через статическую характеристику ИП – коэффициент преобразования);

- динамические преобразователи (измеряемая ФВ на выходе ИП выражается через динамические параметры ИП (динамические характеристики) преобразователя). Динамические характеристики — это характеристики, отражающие процессы превращения кинетической энергии (или энергии магнитного поля) в потенциальную (или энергию электрического поля);

- модуляционные преобразователи – частный случай динамических преобразователей – преобразуют статический входной сигнал в периодический сигнал или изменяют частоту периодического входного сигнала с помощью специального устройства – модулятора.

Примеры статических преобразователей.

Акселерометр – прибор, измеряющий ускорение объекта. В данном случае постоянное ускорение преобразуется в постоянный угол отклонения маятника от положения равновесия.

Аналогичное преобразование имеет место в пружинных весах, где постоянная сила тяжести преобразуется в постоянное смещение пружины.

В пьезоэлектрических весах вес груза преобразуется в деформацию пьезокристалла, в котором возникает разность потенциалов, измеряемая вольтметром.

Гравиметры измеряют статическую величину – ускорение свободного падения g. В обоих примерах эта статическая величина преобразуется в сигнал, выражаемый через динамические параметры гравиметра (период колебаний в первом случае и время движения вверх-вниз тела, брошенного вверх, - во втором). В обоих случаях процессе преобразования сопровождается превращением потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

В модуляционном преобразователе Ф – постоянный световой поток электрической лампочки (статический сигнал) превращается в периодический сигнал – переменный ток I.