Гальваномагнітні перетворювачі.
Принцип дії цих перетворювачів базується на використанні гальваномагнітних ефектів Гаусса або Холла. Суть ефекту Гаусса полягає у зміні електричного опору провідника чи напівпровідника при проходженні через нього електричного струму та одночасної дії на нього магнітного поля (магніторезистивні перетворювачі), а ефект Холла – у появі за названих умов поперечної різниці потенціалів - ЕРС Холла (перетворювачі Холла).
Теплові перетворювачі.
В основу теплових перетворювачів покладені фізичні ефекти, що визначаються тепловими процесами. Теплові перетворювачі можуть використовуватись для перетворень інших величин, що проявляються через теплові процеси, наприклад, хімічного складу, концентрацій, швидкості руху газів або рідин.
Теплові перетворювачі можна розділити на дві групи:
а) терморезистивні, що використовують залежність опору матеріалу від температури;
б) термоелектричні, в основу принципу дії покладена залежність термо-ЕРС термопари від вимірюваної температури.
Електрохімічні перетворювачі.
Їх принцип дії оснований на залежності електропровідності електролітичної комірки від складу, концентрації, температури, чи інших параметрів досліджуваного розчину (електрохімічні резистивні перетворювачі); залежності електродних потенціалів від активності водневих іонів (гальванічні перетворювачі); а також залежності різниці електричних потенціалів на границі поділу твердої та рідкої фаз від швидкості переміщення розчину (електрокінетичні перетворювачі).
Оптичні перетворювачі.
В основу принципу дії оптичних перетворювачів покладена залежність параметрів оптичного (світлового чи теплового) випромінювання від значення вимірюваної величини.
Перетворювачі іонізаційного випромінювання.
Принцип дії цих перетворювачів оснований на перетворенні інтенсивності іонізуючого або рентгенівського випромінювання. У перетворювачах іонізаційного випромінювання вихідна електрична величина функціонально зв’язана з інтенсивністю іонізаційного чи рентгенівського випромінювання, яка є мірою досліджуваної величини.
2 Основні фізичні явища у вимірювальних перетворювачах
В кожному вимірювальному перетворювачі в основу чутливого елемента покладений певний фізичний принцип перетворення, зв’язаний з електричним характеристиками ЧЕ, так щоб зміна фізичної величини впливала на зміну цих характеристик.
Існують тисячі різних вимірювальних перетворювачів, однак принципів дії на основі, яких вони побудовані є відносно небагато.
2.1 Ємнісний та п'єзоелектричні ефекти
Ємнісні перетворюючі елементи перетворюють зміну вимірюваної величини в зміну ємності.
Конденсатор формується із двох пластин, розділених шаром діелектрика, а його ємність визначається із виразу
,
(2.1)
де
– діелектрична проникність діелектрика;
А – площа поверхні кожної пластини;
х – відстань між пластинами;
Рисунок 2.1 – Ємнісний ВП
Ємність у ВП, як правило, вимірюється двома шляхами:
1) з допомогою мостової схеми змінного струму, в якій перетворювач утворює одно плече моста;
2) з допомогою мультивібратора, в якому конденсатор в колі визначає частоту коливань.
П’єзоелектричний ефект є різновидністю ємнісного ефекту.
П’єзоелектричний ефект полягає в зміні вимірюваної величини в зміну електростатичного заряду або напруги, яка виникає в деяких матеріалах при їх механічному напруженні.
Напруга, як правило утворюється під дією сил стискання, розтягу або кручення, які є ФВ, що вимірюються і впливає на ЧЕ безпосередньо або з допомогою деякого механічного зв’язку.
Щоб сприйняти зміну заряду або напруження до п’єзоелектричного матеріалу під'єднують дві металічні пластини, які фактично утворюють пластини конденсатора, ємність якого визначається у вигляді
, (2.2)
де Q – заряд; U – напруга.
Рисунок 2.2 – П'єзоелектричний ВП
Як п'єзоелектричний матеріал використовуються
природні кристали (кварц або рочеллева сіль);
синтетичні кристали (сульфат літію);
поляризована феромагнітна кераміка (титанат барію).