Датчики перемещения

Устройства, служащие для получения информации о положении элементов, устройств, путем преобразо­вания линейных или угловых перемещений в электрические или другие величины, называются датчиками перемещения.

В качестве датчиков перемещения применяют индуктивные и ем­костные элементы (рис. 2), действие которых основано на за­висимости реактивного сопротивления от величины зазора между подвижной частями.

Датчики температуры

Наиболее широко в датчиках температуры применяются чувствительные элементы, маномет­рические, термосопротивления и термоэлектрические (термопары).

Дилатометриче­ский элемент – простейший элемент расширения (рис. 3,а) – состоит из двух стержней: 1-внутреннего и 2-наружного.

Датчики давления, преобразователи расхода и уровня

Давление — сила, приходящаяся на единицу площади.

П ринцип действия пьезоэлектрических датчиков основан на пре­образовании механической энергии в электрическую при помощи пьезоэлектрического эффекта — возникновение электрических за­рядов на поверхности некоторых кристаллов при механическом воздействии на них (рис. 4). Вели­чина заряда пропорцио­нальна давлению, сжимаю­щему кристалл:

Q=dP

где d — пьезоэлектричес­кий модуль, Кл / Па;

Р — давление, Па.

Расход вещества представляет собой произведение площади се­ления на скорость потока. Физические явления, лежащие в основе измерения расхода, могут быть связаны с изменением, как скорости движения вещества, так и его количества (рис. 5).

При установке в трубопроводе диафрагмы — перегородки с от­верстием (рис. 5, а) — скорость движения жидкости (или газа) в самой диафрагме и непосредственно после нее возрастает (пло­щадь струи меньше, а расход вещества прежний).

Датчики скорости

Н аи­более распространенными и надежными датчиками скорости являют­ся тахогенераторные и магнитоиндуктивные датчики.

На рисунке 6, а показана кинематическая схема ме­ханического центробежного датчика угловой ско­рости вращения. Гидравлические датчики оборотов (рис. 6, б) обычно преобразуют скорость вращения в пропорциональное давление жидкости или в изменение ее расхода.

На рисунке 6, в и г показаны время-импульсный и индукционный частотные датчики.

Основной недостаток время-импульсных датчиков — быстрый износ контактных поверхностей.

Датчики влажности

Современные методы измерения влажности твердых тел, жидкостей и газов разделяются на прямые и косвен­ные. Прямые методы измерения влажности предполага­ют непосредственное разделение материала на сухое ве­щество и влагу, а затем их взвешивание и подсчет влаж­ности.

К косвенным методам относятся электрические ме­тоды и метод замера теплопроводности, зависящей от влагосодержания контролируемой среды.

Датчики влажности по принципу действия разделя­ются на две группы в зависимости от измеряе­мой электрической характеристики вещества: электрофи­зические и электропараметрические.

К группе электрофизических датчиков относятся: ра­диационные датчики, работа которых основана на из­мерении степени поглощения влагой инфракрасных излу­чений, электромагнитных колебаний высокой частоты, γ-лучей и нейтронных излучении; магнитоядерные, резо­нансные, работающие на принципе поглощения радиочас­тотного магнитного поля ядрами атомов водорода влаги.

К электропараметричсским датчикам относятся: кондуктометрические, которыми определяют влажность по результатам измерения электрической проводимости; высокочастотные, при помощи которых определяют влаж­ность по величине диэлектрической проницаемости или тангенса угла диэлектрических потерь, и гигрометрические, позволяющие оценить влажность среды по изме­нениям электрических или механических характеристик вспомогательного, гигроскопического вещества.