2.10. Промежуточные измерительные преобразователи.

Промежуточный измерительный преобразователь – элемент, занимающий в измерительной цепи место после первичного преобразователя. Основное назначение промежуточного преобразователя — преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в форму, удобную для последующего преобразования в сигнал измерительной информации для дистанционной передачи.

Тензометрические преобразователи

Метод тензометрии основан на измерении деформаций. Среди тензометров самое широкое применение нашли тензорезисторы (тензодатчики).

Закреплённый на поверхности тензорезистор воспринимает деформации объекта измерения и изменяет при этом своё электрическое сопротивление. Изменение сопротивления является мерой возникшей деформации, и она может быть измерена средством измерений, подключенным к тензорезистору. Тензорезистор является пассивным преобразователем, поэтому на него необходимо подавать питание от электрического источника напряжения (постоянного или переменного).

Чувствительный элемент тензорезистора представляет собой решетку, выполненную из тонкого электрического проводника. Обычно решетка находится в тонкопленочной полимерной основе, которая изолирует ее от объекта измерения, защищает от повреждений и воздействия электричества, передает деформацию.

Тензорезисторы имеют малые размеры, малую массу и малую жесткость, поэтому динамическая и статическая характеристики даже небольших объектов измерения практически стабильны.

Различают металлические (проволочные (могут быть наклеиваемыми и ненаклеиваемыми) и фольговые) и полупроводниковые тензорезисторы.

Емкостные преобразователи

Действие основано на зависимости ёмкости конденсатора от расстояния между пластинами, или от эффективной площади пластин, или от диэлектрической проницаемости, которые могут изменяться под действием измеряемой величины. Максимальная чувствительность емкостного преобразователя соответствует минимальному расстоянию между пластинами, поэтому предпочтительны большие пластины с малым расстоянием между ними.

Ёмкостные преобразователи имеют отличную частотную характеристику, то есть их полоса пропускания очень широка. Они могут применяться как для статических, так и для динамических измерений.

Пьезоэлектрические преобразователи

Пьезоэффект связывает механическую деформацию в кристалле с возникающим в нем электрическим сигналом. Электрическое напряжение, приложенное к пьезоэлектрическому кристаллу, вызывает его механические деформации (обратный пьезоэффект) и, наоборот, механическое воздействие на кристалл порождает в нем электрическое напряжение (прямой пьезоэффект).

Пьезоэлектричество наблюдается как в монокристаллических материалах, например кварце, так и в поликристаллических материалах, например керамике.

Одним из основных типов пьезокерамических датчиков является осевой (механическая сила действует вдоль оси поляризации). В осевых датчиках пьезоэлемент может представлять собой диск, кольцо, цилиндр или пластину.

Индуктивные преобразователи

Действие индуктивных преобразователей основано на изменении собственной или взаимной индуктивности катушек.

Линейный дифференциальный трансформатор (ЛДТ) – индуктивный преобразователь, используемый для измерения смещений. В основе его работы лежит принцип изменения взаимной индукции между магнитосвязанными катушками.

Индуктивный преобразователь имеет преимущество, например, перед потенциометрическим преобразователем, поскольку в нем отсутствует трение и износ движущихся частей. Индуктивный преобразователь применяется для статических и динамических измерений.