ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО СБОРА ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗМЕРЕНИЙ В ПРИКЛАДНОЙ ГЕОДЕЗИИ
Измерительные преобразователи (датчики) для автоматизации геодезических измерений
Основные характеристики и классификация датчиков
Для автоматического измерения физических величин при выполнении инженерно-геодезических работ могут использоваться разные виды датчиков.
Датчиками называют преобразователи контролируемой величины в величину, удобную для дистанционной передачи и дальнейшей обработки. Датчики различают по роду энергии и физическим величинам, подаваемым на его вход и получаемым на выходе, по принципу действия и конструкции.
Большинство датчиков делят на два основных класса: параметрические и генераторные.
В параметрических датчиках при изменении входной величины изменяются параметры схемы датчика, в результате чего возникают изменения выходной величины. Для работы таких датчиков необходим внешний источник энергии. К параметрическим датчикам относятся реостатные, индуктивные, емкостные и др.
В генераторных датчиках происходит непосредственное преобразование одного вида энергии в другой. К генераторным датчикам относятся фотоэлектрические датчики, термопары, пьезодатчики и др.
Датчик может иметь простую или сложную структурную схему, содержать один, два или несколько конструктивных элементов, каждый из которых может являться элементарным преобразователем.
Основным элементом любого датчика является чувствительный (воспринимающий) элемент, первым воспринимающий измеряемую величину и преобразующий ее к виду, удобному для дальнейшей обработки.
Основные характеристики датчиков:
1) статическая характеристика — зависимость выходной величины хвых от входной хвх при установившемся режиме
2) крутизна
Часть II. Общие принципы построения измерительных преобразователей для дистанционного сбора информации...
- 3) мощность на выходе датчика Рвых;
- 4) мощность на входе датчика Рвх.
Порогом чувствительности датчика называется минимальное изменение входной величины, которое может быть воспринято последующими элементами измерительной схемы и вызвать изменение полезного выходного сигнала.
Статическая характеристика датчика обычно задается аналитически или графически; она характеризует связь между выходной величиной хвых и входной хвх. По виду статической характеристики датчики разделяют на датчики с линейной, нелинейной и релейной характеристиками. Классификацию датчиков можно проводить по назначению, принципу действия, линейности их характеристик и т. д. Примеры статической характеристики датчиков показаны на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Статические характеристики датчиков
В настоящее время в технике используется чрезвычайно широкое разнообразие датчиков для определения перемещений и угла поворота, определения моментов вращения, размеров, уровня, ускорения, параметров вибраций, давления, расхода жидкостей и газа и др.
Датчики по принципу действия и назначению могут быть разделены на классы:
- — омические датчики (реостатные, потенциометрические, жидкостные электролитические, контактного сопротивления, тензодатчики и др.);
- — индуктивные и трансформаторные датчики перемещения;
- — магнитомодуляционные датчики;
- — емкостные и пьезоэлектрические датчики;
- — радиационные, акустические и термические датчики перемещения (оптические, радиоизотопные, фотоэлектрические и др.);
- — пневматические и гидравлические датчики;
- — компенсационные датчики, датчики с время-импульсным и частотным выходом, цифровые датчики перемещения и угла поворота;
- — датчики скоростного напора, расхода и др.
Для автоматизации инженерно-геодезических измерений с успехом могут быть применены многие из перечисленных типов датчиков. Среди них в первую очередь следует назвать потенциометрические, индуктивные, емкостные, датчики, основанные на использовании муарового эффекта, фотоэлектрические и др.
