21 Емкостные преобразователи

C=εε₀·S\d C можно изменить, изменяя:

1- ε=var (d,S=const)

d 2- S=var (ε,d=const)

3- d=var(ε,S=const)

Статические характеристики емкостных ПИП, соотв. каждому из способов изменения C, предст-т собой след. зависимости:

1 )с 2)с 3)c

ε S d

В первом случаи С=f(ε), ε- диэлектрическая проницаемость диэлектрика, емкостной датчик используется для измерения переменной (e), размеров,t,p, уровней и т.д.

_____

______

Во 2 случае, С=f(S),C- датчик м.использоваться в аналогичных случаях, угловые перемещения.

В 3 случае, С=f(α),C- датчик не исп-ся для измерений небольших перем-ний, поскольку стат. хар-ка в этом случае сильно нелинейно.

Конструкции емкостных ПИП

1 плоскостные конд-ры с подвижным дизл-м ( измер. перемещений)

2 плоскостные конд-ры с подв. пластинами ( лин. и углов. пер-ния)стат. хар-ка при измер. угл. пер-ний нелинейна, исп-т специальные формы пластин:

3 для измерения в автомат.следящих устр-вах используют цилиндрические конд-ры:

С=2πlε\(ln D\d)

22 Мостовые измерительные схемы

Такая измерительная схема наз. измерительный мост. Эта схема имеет 4-ри вершины (а,в, с, d), 4-ри стороны (плеча) моста и две диагонали ав и сd, одна из диагоналей ав наз. измерительной а сd – диагональ питания.

В зависимости от характера проводимости плеч моста, они бывают активными и комплексные, мосты различают на мосты постоянного и переменного токов. В зависимости от числа плеч, они бывают 4-х и 6-ти плечии, их наз.одинарные и двойные.

Схема моста предполагает определение тока в измерительной диагонали ав его наз I₀ – ток в измерительной диагонали. В зависимости от способа измерения этого тока и его величины, мосты бывают – уравновешенные(I₀ =0) и неуравновешенные(I₀ ≠0)

Определение I₀ в электротехнике решают методом эквивалентного генератора I₀= (U_cd\R₀(z₀))*f(R₁,R₂,R₃,R₄)

Если записать эту функцию, то она выглядит так

I₀= U* R₁R₄-R₂R₃\(R₀(R₁+R₂)(z₃+z₄)+z₁z₂(z₃+z₄)+z₃z₄(z₁+z₂))

Анализ этого выражения определяющее I₀ заключается в следущем, условием равенств нули тока I₀=0 будет равенство нулю числителя этой дроби. Такой мост наз. уравновешенным и условием этого равновесия мостовой схемы (произведение противоположных плеч моста ровны).

В общем виде можно записать R₁R₄=R₂R₃.

Принцип использования мостовой схемы с целью измерения заключается в следущем, если в одно из плеч моста включено сопротивление датчика

R₁R₄=R_xR₂

R_x=(R₁\R₂)*R₄

При изменении сопротивления R_x будет меняться величина I₀. для установления нулевого значения этого тока при происшедшим изменении R_xнеобходимо, R₄ – делают переменным для того чтобы изменяя R₄ вновь достигнуть условие равновесия. Обычно R₄ делают со шкалами. Обычно плечи R₁,R₂ и R₄ выполняют в виде магазинов сопротивления с очень высоким классом точности.

Алгоритм провидения измерительной операции следующий:

1. при изменении сопротивления датчика (ЧЭ) происходит изменение тока в измерительной диагонали моста, в которой создает падение напряжения сопротивления R₀ , поэтому ее можно регистрировать как амперметром так и вольтметром. Для определения степени изменения R₁ необходимо мост вернуть в состояние равновесия.

2. Изменяя R₄ добиваются нулевых показаний А или V включенных в измерительную диагональ,а отсчет показаний R₄ дает велечену изменения R_x

В зависимости от того какой параметр измеряется и приводит к изменению R_x школу сопротивления R₄ можно проградуировать в значениях измеряемой величины, т.к. мостовая измерительная схема может измерить изменение R_x от 0,001 до 10⁶ Ом. Существенное влияние на процесс измерения может оказывать сопротивление подводящих проводников (R_пр).для устранения влияния этого эффекта используется схема соедин. Сопротивления R_x с мостовой измерительной схемой не с 2-мя проводами, а с помощью 3-х проводов. При этом сопротивление проводников будет включено в разные плечи моста, тем самым будет скомпенсировано влияние проводящих проводов.

Измерительный мост с активными сопротивлениями может использоваться для измерений лишь резистивных сопротивлений. Однако существуют датчики и индуктивные и емкостные, где питания моста требуется осущ-ть переменным током, такие мосты наз. мосты переменноготока