ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ДАТЧИКОВ

 

Цель работы:1. Изучение тензорезистивного проволочного датчика и получение его

характеристик.

2. Изучение датчика температуры - термопары.

Приборы и принадлежности:четыре транзистора, металлическая балка, набор грузов для нагружения балки, микроамперметр, потенциометр, источник питания, термопара, милливольтметр.

ТЕОРИЯ

Устройство и классификация датчиков

Датчик -устройство, преобразующее внешнее воздействие в электрический сигнал. В медицине и биологии датчики используются в качестве устройств съема информации о медико-биологической системе, если исследуемый параметр имеет неэлектрическую природу. Простейшая схема датчика дана на рис. 1.

 

 

Рис. 1

 

 

Исследуемый параметр медико-биологической системы X воздействует на преобразователь 1, превращающий Х в электрический сигнал Y (рис.1,а). Величину X называют естественной входной величиной, величину Y - выходной величиной.

При использовании нескольких преобразователей применяют каскадное включение (рис.1,б): входная величина X поочередно превращается в величины X₁, X₂, X₃, ..., Y.

Преобразующие свойства датчиков определяются их характеристикой, чувствительностью, порогом чувствительности, пределом преобразования, номинальной погрешностью.

Характеристикой датчиканазывают функциональную зависимость выходной величины yот входной величины x, то есть .

Обычно стремятся использовать линейную зависимость между выходным сигналом и выходной величиной. Если это не удается, то используют другие виды зависимости – квадратичную, логарифмическую, экспоненциальную и т.д.

Рис. 2

На рис.2 дана линейная характеристика датчика. Dx -изменение входной величины, Dy - изменение выходной величины.

Чувствительностью датчиканазывают отношение Чувствительность показывает, какое изменение выходной величины соответствует изменению входной величины Δх=1.

Порогом чувствительности датчиканазывают минимальное значение изменения входной величины (Dx_min), которое может зарегистрировать данный датчик.

Предел преобразования датчика- это максимальное значение (x_max) входной величины, которое датчик может преобразовать без искажений.

Информация о входной величине может быть искажена вследствие погрешностей, возникающих при работе датчика. Из-за погрешностей характеристика датчика из линии размывается в полосу определенной ширины.

Среднюю линию полосы называют номинальной характеристикой. Величину b/2, равную половине ширины полосы, называют номинальной погрешностью датчика. Номинальную характеристику и номинальную погрешность указывают в паспорте датчика.

Погрешности датчиков обусловлены следующими причинами:

- непостоянством функции преобразователя во времени из-за старения и коррозии материалов, из-за износа подвижных частей датчика;

- несовершенством технологии изготовления датчиков ( не строго выдержанные геометрические размеры, разброс параметров исходных материалов, неточность настройки и регулировки и т.п.);

- инерционными свойствами датчика (изменения выходных величин запаздывают по отношению к соответствующим изменениям входной величины);

- обратным воздействием датчика на медико-биологическую систему, что приводит к искажению информации об исследуемом параметре x.

 

В зависимости от носителя информации о входной величине, датчики подразделяются на электромеханические, электростатические, электромагнитные, электронные, термоэлектрические и т.д.

 

Различают два типа датчиков: генераторные и параметрические.

 

Генераторными называют датчики, в которых под воздействием входной величины генерируется разность потенциалов, ЭДС, ток.

К параметрическим относятся датчики, в которых под воздействием входной величины изменяется какой-либо параметр (сопротивление, индуктивность, емкость и т.д.).