Объемные счетчики с овальными шестернями.

Внутри корпуса 3 размещены две находящиеся в зацеплении овальные шестерни 1 и 2. Измеряемый поток создает на них перепад давления Р ₁и Р ₂. Под действием этого перепада поток в положении, показанном на рис. а, создает на овальной шестерне 1 крутящий момент и заставляет вращаться эту шестерню, которая ведет шестерню 2.

В положении, показанном на рис. б, крутящий момент возникает на обеих шестернях, а в положении на рис. в, крутящий момент действует на шестерню 2, которая теперь ведет шестерню 1. а один оборот шестерен измерительные полости V ₁и V ₂дважды наполняются и дважды опорожняются. В итоге за один оборот через счетчик проходит объем жидкости, равный 4 V ₁(или V ₂ ). Ось одной из шестерен вращает счетный механизм, расположенный вне корпуса прибора.

Для уменьшения трения между торцевыми поверхностями шестерен и стенками корпуса шестерни устанавливают на горизонтальных осях.

Преимущества:

· высокая точность измерений (погрешность ± (0,5 – 1) %,

· малая потеря давления,

· независимость показаний от вязкости.

· независимость показаний от плотности среды и дисперсного состава.

Недостатки:

· необходимость хорошей фильтрации измеряемой среды от механических примесей,

· высокий уровень акустического шума.

Дувыпускаемых счетчиков от 12 до 250 мм, а предел измерений от 0,01 до 250 м³/ч.

Счетчики с овальными шестернями используются для измерения различных жидкостей, в том числе нефти и нефтепродуктов.

Реостатные ПИП

Реостатные датчик представляют собой переменное сопротивление специальной конструкции, движок которого под действием входной величины меняет свое положение. В общем виде функция преобразования таких датчиков может быть представлена в виде:

где выходное омическое сопротивление; угловое или линейное перемещение движка.

можно менять все три параметра, но чаще всего это «». Тогда

где отношение сопротивления реостата к сопротивлению проводника; где максимальный ход резистора.

Такие датчики изготавливают из манганина, константана или вольфрама в виде изолированной проволоки, намотанной на каркас. Их сопротивление изменяется в пределах от 10 до 1000 Ом. Основными требованиями, предъявляемыми к материалам датчиков, являются температурный коэффициент сопротивления и устойчивость к механическому износу. Движок реостата должен обеспечить хороший электрический контакт под действием минимального усилия, поэтому он изготавливается из сплава платины с иридием или бериллием.

Характер функции преобразования датчика выбирают путем изменения длины каждого витка (за счет формы каркаса) или путем изменения шага между витками. В первом случае шаг дискретности получается равномерный в зависимости от выходной величины, а во втором случае ¾ наоборот.

 

 

На рисунке а изображен реостатный датчик с неравномерным профилем, а на рисунке б ¾ зависимость выходных сопротивлений от перемещения Для простоты конструкций форма каркаса бывает ступенчатой (рис. в) или отдельные участки преобразования шунтируются сопротивлениями (рис. г). Выбором значений шунтирующих сопротивлений можно менять функцию преобразования датчика в широких пределах.

Реостатные преобразователи применяются для восприятия тех механических перемещений, где прилагаемое усилие превышает а само перемещение ¾ значение 2 ¾ 3 мм. При питании таких датчиков переменным током частота не должна превышать 5 Гц.

 

50.Тензорезистивные ПИП

Для измерения механических напряжений широко используются тензорезистивные датчики. Они изготавливаются их проволоки, фольги и полупроводниковых пластинок. Их принцип действия основан на изменении электрического сопротивления под действием механической деформации.

В качестве примера рассмотрим конструкцию проволочного тензорезистивного преобразователя, приведенного на рисунке. Он состоит из базы 2, на которую наклеена проволока 3 диаметром 0.02 ¾ 0.03 мм зигзагообразной формы (ширина наклеиваемой проволоки а, длина ). К концам проволоки приварены выводные провода 1. Сверху провода нанесен слой лака 4. Датчик наклеен на исследуемую поверхность 5 и вместе с ней деформируется, преобразуя механическое напряжение в изменение омического сопротивления.

Для преобразования приращения сопротивления могут быть использованы как мостовые схемы, так и схемы с делителями напряжения.

На рисунке приведена схема преобразования динамической деформации 2, представляющей сумму статической нагрузки , т.е. , в электрическое напряжение (U) с помощью тензорезистора 1.

Тензорезистивные датчики характеризуются коэффициентом тензочувствительности:

где относительное изменение сопротивления датчика; относительная деформация проволоки.

Для различных материалов значение колеблется в пределах 0.5 ¾ 4.0, а полупроводниковыетензодатчики имеют коэффициент тензочувствительности в пределах 50 ¾ 200. Однако последние обладают значительной чувствительностью к изменениям температуры, поэтому в основном используются для измерения малых деформаций, где применение проволочных тензодатчиков невозможно ввиду низкой чувствительности.

Измерив относительную деформацию поверхности конструкции и зная значение модуля упругости для данного материала, определяют механическое напряжение по формуле:

Таким образом, изменение сопротивления датчика

ПьезорезистивныеПИП

Одной из разновидностей резисторных датчиков являются пьезорезистивные преобразователи сил, давлений и деформаций. Они отличаются высокой чувствительностью при достаточно простой конструкции.

Принцип действия этих датчиков состоит в следующем. Чувствительный элемент 1 под воздействием (осуществляется через металлические обкладки 2) механической силы меняет сопротивление между проводами 3. Чувствительный элемент пьезорезисторных преобразователей выполняют из различных металлических и неметаллических полупроводниковых материалов.

Сопротивление пьезорезисторов, имеющее значение 10 ¾ Ом, может меняться под воздействием измеряемого механического напряжения в широких пределах, что позволяет непосредственно подключит на их выход вторичный измерительный прибор. Геометрические размеры пьезорезистивных датчиков не превышают 5 мм по высоте и 10 см² по площади.

ТерморезистивныеПИП

Удельное сопротивление чистых металлов и большинства сплавов возрастает с ростом температуры, и они имеют положительные температурные коэффициенты сопротивления (ТКС). Для узких диапазонов температур зависимость сопротивления от температуры можно считать линейной:

где температурный коэффициент сопротивления;

Для широких диапазонов в формуле появляется квадратичный член:

Наиболее распространенным терморезистором является платина . Выше используются термопары и пирометры. Погрешности измерений температуры град.

Магниторезистивные ПИП

При помещении в магнитное поле полупроводниковой пластинки с током в результате смещения зарядов образуется электромагнитное поле, перпендикулярное по направлению . Это приводит к появлению на боковых поверхностях ЭДС. Величина этого напряжения определяется зависимостью

где коэффициент Холла.олывра

Термоанемометры.

Тонкая проволока, нагреваемая током и охлаждаемая потоком среды. Эффект охлаждения измеряется либо по изменению сопротивления нити, либо по изменению тока, требуемого для поддержания постоянной температуры нити, т.е. ее постоянного сопротивления. Градуируется прибор в единицах скорости потока. Физически термоанемометр указывает скорость передачи тепла от наклеенной проволоки потоку. Интересны статические характеристики термоанемометров, включающихся различными методами:

1. метод постоянного сопротивления

Высокая чувствительность при малых скоростях.

 

 

 

 

 

2. метод заданного тока

Высокая чувствительность при больших скоростях.

 

 

Болометры: тепловой поток , падающий на нить или полоску черненой платины, вызывает изменение ее сопротивления.

Термисторы: полупроводниковый элемент сопротивления, чувствительный к температуре. Отличительной особенностью от металлических полупроводников является большая величина нелинейного изменения сопротивления и отрицательный температурный коэффициент. Удельное сопротивление материалов термисторов на несколько порядков выше, чем у металлических.

При увеличении тока напряжение на термисторе вначале возрастает, согласно закону Ома, но с увеличением самоподогрева сопротивление падает, и напряжение уменьшается. зависит от условий охлаждения.