Гальванический преобразователь

Гальванические преобразователи основаны на зависимости ЭДС гальванической цепи от концентрации ионов в электролите и окисли­тельно-восстановительных процессов, происходящих на электродах [7, 35]. Наиболее широко гальванические преобразователи использу­ются в качестве приборов для измере­ния активности (концентрации) водородных ионов. Они основаны на свойствах различных растворов (нейтральных, кислых, щелочных), которые зависят от концентрации в них водородных ионов.

Гальванический преобразователь состоит из двух элементов: измерительного электрода, помещенного в исследуемый раствор, и вспо­могательного элемента, электродный потенциал которого должен оставаться постоянным. Измерение ЭДС гальванических преобразователей должно произ­водиться таким образом, чтобы через преобразователь не проходил ток, вызывающий погрешности от поляризации электродов и падения напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя, которое при использовании стеклянных электродов составляет 10⁷-10⁹ Ом. Указанное требование делает необходимым применение электрометри­ческих усилителей или компенсационных измерительных приборов. Сле­дует также учитывать, что измерение давления с помощью гальванических преобразователей требует введения поправки на температуру.

Термоэлектрические преобразователи

Термоэлектрические преобразователи (термопары) [7] основаны на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в том, что в замкнутом контуре, состоящем из двух разнородных проводников (или полупроводников), течет ток, если места спаев проводников имеют различные температуры.

Если взять замкнутый контур, состоящий из разно­родных проводников (термоэлектродов), то на их спаях и возникнут термо-ЭДС и , зависящие от температур и этих спаев. Так как эти термо-ЭДС оказываются включенными встречно, то результирующая термо-ЭДС , действующая в контуре, равна

. (3.4)

При равенстве температур обоих спаев результирующая термо-ЭДС равна пулю. Спай, погружаемый в контролируемую среду, на­зывается рабочим концом термопары, а другой - свободным.

Оптические датчики

В качестве приемных элементов в оптических датчиках используют фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы. Действие фототранзисторов основано на явлении внутреннего фотоэффекта, состоящего в том, что в результате поглощения света в полупроводнике фоторезистора появляются свободные электроны. Под действием приложенного напряжения первичные электроны приходят в движение и сталкиваются с атомами кристаллической решетки, вызывая дополнительный вторичный поток электронов. Таким образом, при освещении фоторезистора его проводимость резко увеличивается, что приводит к увеличению тока в цепи нагрузки. Изменение интенсивности излучение влияет на их сопротивление в непроводящем направлении. В фоторезисторах светом излучается базовая область. При этом действие светового потока (подобно действию напряжения, прикладываемого между базой и эмиттером в обычном транзисторе) приводит к увеличению тока эмиттера и соответственно выходного тока коллектора. В системах, предназначенных для автоматического обнаружения перегретых букс подвижного состава (ПОНАБ), применяют датчики, реагирующие на инфракрасное излучение от корпусов греющихся букс. Они называются болометрами. Эти датчики преобразуют инфракрасное излучение от нагретых букс в электрические сигналы. Приемные устройства срабатывают при достижении температуры шеек осей колесных пар определенного значения, зависящего от настройки прибора. В сочетании с рельсовыми педалями система ПОНАБ контролирует наличие нагретых букс и определяет их порядковый номер. Оптоэлектрический преобразователь измеряемой величины или в выходную электрическую величину содержит источник излучения ИИ потока , некоторый оптический канал ОК и прием­ник излучения ПИ, воспринимающий поток и преобразующий его в электрическую величину (рис.12).

Рисунок 12. Структурная схема оптоэлектрического преобразователя

Воздействие измеряемой величины на поток излучения может осуществляться двумя путями. В первом случае измеряемая величина воздействует непосредственно на источник излучения и изменяет тот или иной параметр излучаемого потока . Во втором случае измеряемая величина модулирует соответствующий параметр потока в процессе его распространения по оптическому каналу.