рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Приборостроение
/
Емкостные преобразователи

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Емкостные преобразователи

Емкостные преобразователи - раздел Приборостроение, АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ В Работе Емкостных Измерительных Преобразователей Используется Изменение Емко...

В работе емкостных измерительных преобразователей используется изменение емкости конденсатора при воздействии линейных или угловых перемещений на один из его электродов. На рис. 7.3 приведены схемы наиболее часто используемых емкостных измерительных преобразователей, в которых основным элементом являются плоские конденсаторы. Емкость С таких конденсаторов описывается выражением

где ε₀ – электрическая постоянная (ε₀ = 8,85*10^-12 Ф/м²); ε – относительная (по вакууму) диэлектрическая проницаемость среды между электродами конденсатора; S – площадь каждого из электродов или меньшего из них; d – расстояния между электродами конденсатора.

Если зазор между электродами конденсатора заполнен воздухом (ε для воздуха близок к 1), то емкость конденсатора описывается выражением

. ( 2)

Как следует из схем, емкость конденсатора может изменяться как за счет изменения расстояния d между электродами (рис. 7.3, а), так и за счет изменения площади S (рис. 7.3, в, д). Изменение расстояния между электродами приводит к изменению емкости по гиперболическому закону. Установлено, что для получения линейной зависимости между изменением емкости ∆С и перемещением х подвижного электрода рабочий ход последнего не должен быть более 0,1 от начального значения расстояния d между электродами. В то же время для емкостных преобразователей с изменяемой площадью электрода (рис. 7.3, в, д) в соответствии с выражением (2) имеет место пропорциональная зависимость между емкостью и площадью S. При этом если площадь пропорциональна линейному перемещению х (S = к_хх), как это имеет место для схемы преобразователя (рис. 3, в), и угловых перемещений φ (S = к_φφ), как это имеет место для схемы преобразователя (рис. 7.3, д), то для емкостей С_х и С_ф названных преобразователей можно соответственно записать:

; ,

где к_х и к – коэффициенты пропорциональности; х и ср – линейное и угловое перемещения.

Минимальное расстояние между электродами емкостных преобразователей выбирают с учетом диэлектрической прочности воздуха (пробойное напряжение для воздуха составляет примерно 10 кВ/мм).

Для улучшения метрологических характеристик емкостных преобразователей перемещения используют дифференциальные схемы, которые показаны на рис. 7.3(б, г, е). В этих преобразователях при перемещении подвижного электрода емкость одного из конденсаторов увеличивается, а другого уменьшается. Так, при перемещении, равном х, подвижного электрода вверх (см. рис. 7.3, б) емкость конденсатора С1 увеличивается, а конденсатора С2 – уменьшается:

, (3)

. (4)

Рис. 7.3. Схемы емкостных преобразователей линейных перемещений с изменяемым расстоянием между электродами (а, б), линейных (в, г) и угловых (д, е) перемещений с изменяемой площадью электродов:

1 – подвижный электрод; 2, 3 – неподвижные электроды; 4 – подвижный сектор (электрод);

5, 6– неподвижные секторы (электроды)

Из выражений (3) и (4) после преобразования находим:

Для измерений емкости конденсаторов емкостных преобразователей применяют электрические измерительные устройства, имеющие схемы делителя напряжения, моста (см. гл. 3) или колебательного контура, причем мостовые схемы используют преимущественно для дифференциальных емкостных преобразователей перемещений.

Емкость большинства преобразователей составляет 10–100 пФ, поэтому даже при частотах 10⁵–10⁷ Гц их выходное емкостное сопротивление (f– частота колебаний) велико и составляет 10⁵–10⁷ Ом, а выходная мощность мала, что требует усиления выходного сигнала емкостных преобразователей и тщательного экранирования соединительных проводов.

Рис. 7.4. Схемы устройств для измерений емкостей конденсаторов емкостных преобразователей: 1 – стабилизированный генератор электрических колебаний; 2 – электронный усилитель

На рис. 7.4, а показана схема измерения емкости преобразователя, представляющая собой делитель напряжения. Здесь к генератору стабилизированной частоты и напряжения последовательно подключен конденсатор емкостного преобразователя перемещения и большое активное сопротивление R. Когда R >>х_с = l/2πfС и изменение емкости ∆С под действием перемещения незначительно (∆С << С), изменение падения напряжения на емкости в первом приближении может быть описано выражением

где U_nиm – напряжение питания, т. е. изменение ∆U пропорционально изменению емкости конденсатора емкостного преобразователя.

В емкостных дифференциальных преобразователях помимо мостовых схем, описанных в гл. 3, часто используют трансформаторные мостовые схемы (рис. 7.4, б). Если емкостный дифференциальный преобразователь (см. рис. 7.3 (б, г, д) включить в схему неуравновешенного моста переменного тока (см. гл. 3) так, чтобы два его конденсатора составляли смежные плечи моста, а в качестве двух других смежных плеч служили бы равные по значению активные сопротивления, то сигнал (разбаланс) U такого моста будет пропорционален перемещению х:

где U_nиm – стабилизированное напряжение питания неуравновешенного моста.

В трансформаторных мостовых схемах двумя смежными плечами моста служат конденсаторы дифференциального емкостного преобразователя перемещений, двумя другими плечами являются обмотки L₁ и L₂ трансформатора, первичная обмотка L₀ которого подключена к генератору электрических колебаний стабилизированных частоты и амплитуды. Конденсаторы преобразователя экранируются, а выходной сигнал моста с измерительной диагонали а–b посылается на вход электронного усилителя.

Резонансные измерительные схемы (рис. 7.4, в)обычно используют для измерений при малых изменениях емкости конденсаторов емкостных преобразователей перемещения. В этих схемах используется колебательный контур, в который включена изменяющаяся емкость конденсатора. Питание осуществляется от источника электрического колебания стабильной амплитуды и частоты. При некоторых значениях f_р возникает резонанс (рис. 7.4, г), когда емкость конденсатора равна С_р. В результате амплитуда колебаний U_в_ых между точками а и b при принятом значении напряжения питания U_nиm достигает максимального значения. В резонансных схемах при изменении емкости конденсатора изменяется сопротивление резонансного контура, в который помимо емкости С_р включена катушка индуктивности L. Резонансная частота описывается выражением .

В резонансных схемах, используемых для емкостных преобразователей перемещения, на одном из склонов резонансной кривой (рис. 7.4, г) используется участок, близкий к линейному, в середине которого выбирается рабочая точка А, соответствующая некоторому начальному значению емкости С_н преобразователя перемещения.

При изменении емкости на ±∆С выходное напряжение U_вых будет изменяться на ±∆U_вых.

Емкостные преобразователи используют для измерений линейных перемещений от 0,0001 до 1 мм и угловых перемещений до ±30°.

В зависимости от конструкции и диапазона измерения они имеют погрешность ± (0,1–2) %.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Тема... АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Принципы и средства электрических измерений...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Емкостные преобразователи

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Электромеханические измерительные приборы
Электромеханические измерительные приборы являются аналоговыми средствами измерений. В их работе используется метод прямого измерительного преобразования. Принцип действия электро-механических изме

Магнитоэлектрические измерительные приборы.
Принцип действия магнитоэлектрических измерительных приборов состоит во взаимодействии магнитного поля проводника, по которому протекает измеряемый электрический ток, с магнитным полем постоянного

Электромагнитные измерительные приборы
Принцип действия электромагнитных приборов состоит во взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой протекает измеряемый электрический ток, с ферромагнитным сердечни

Электростатические измерительные приборы.
Принцип действия электростатических измерительных приборов основан на взаимодействии двух электрически заряженных тел. На рис. 5 приведена конструкция электростатического измерительного прибора. Ос

Электродинамические измерительные приборы.
Принцип действия электродинамических измерительных приборов состоит во взаимодействии магнитных полей неподвижной и подвижной катушек, по которым протекают измеряемые токи (рисунок 6). &nb

Аналоговые электронные вольтметры
Принцип действия аналоговых электронных вольтметров состоит в усилении сигнала измеряемого напряжения и измерении сигнала, полученного в результате этого усиления. Они являются обычно приборами пря

Аналоговые электронные частотомеры.
Принцип действия одного из наиболее распространенных аналоговых электронных частотомеров состоит в накапливании на конденсаторе электрического заряда, пропорционального измеряемой частоте электриче

Аналоговые электронные омметры
В основе работы электронных омметров лежит преобразование измеряемого сопротивления в напряжение постоянного тока, усиление и измерение этого напряжения. Омметры предназначаются для измерений актив

Цифровые электронные измерительные приборы
Цифровые электронные измерительные приборы - это измерительные приборы, в которых входной измеряемый электрический сигнал преобразуется в дискретный электрический выходной сигнал и представляется в

Цифровые частотомеры
Принцип действия цифровых частотомеров основан на преобразовании переменного напряжения, частоту которого нужно измерять, в последовательность однополярных импульсов с частотой следования, равной,

Медицинские электроизмерительные приборы
Медицинские электроизмерительные приборы - это измерительные устройства, предназначенные для измерений и регистрации во времени электрических потенциалов (биопотенциалов), возникающих при протекани

Электрокардиографы
Электрокардиограф - это медицинский электроизмерительный прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность потенциалов между характерными точками поверхности тела человека. Появление этих

Электроннолучевой осциллограф
Прибор для наблюдения функциональной связи между двумя или несколькими величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Для этой цели сигналы параметра и ф

Устройство и принцип работы кинескопа.
В качестве измерительных систем помимо осциллографа, также может использоваться телевизионный кинескоп (рисунок 15), который работает по следующему принципу:

Угол отклонения луча
Углом отклонения луча ЭЛТ называется максимальный угол между двумя возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещё видно светящееся пятно. От величины угла зависит

Ионная ловушка
Так как внутри ЭЛТ невозможно создать идеальный вакуум, внутри остаётся часть молекул воздуха. При столкновении с электронами из них образуются ионы, которые, имея массу, многократно превышающую ма

Задержка подачи напряжения на анод либо модулятор
В телевизоре, строчная развёртка которого выполнена на лампах, напряжение на аноде кинескопа появляется только после прогрева выходной лампы строчной развёртки и демпферного диода. Накал кинескопа

Принцип работы телевизионного приемника
Прежде чем сигнал попадает на кинескоп, он проходят ряд блоков. Структурная схема телевизионного приемника показана на рисунке 16.

Принцип действия универсальных осциллографов
Упрощенная функциональная схема универсального осциллографа представлена на рис. 5. Рис. 5. На ЭЛТ обозна

Основные характеристики осциллографов. Основные параметры канала Y.
1. Коэффициент отклонения – отношение амплитуды входного сигнала к видимому отклонению луча. . 2. Полоса пропускания

Основные параметры канала Х.
Коэффициент развертки – отношение времени сигнала к отклонению луча, вызванному направлением развертки за это время. Например: для

Измерение частоты по фигурам Лиссажу.
Чтобы измерить частоту периодического переменного напряжения при помощи осциллографа С1-5 необходимо: 1. Подать напряжение на вход Y. Установить переключатель режима развё

Светолучевой осциллограф
Шлейфовый осциллограф, светолучевой, вибраторный осциллограф, прибор для визуального наблюдения и автоматической регистрации фотографическим методом физических процессов (например,

Устройство и принцип работы кинескопа
В качестве измерительных систем помимо осциллографа, также может использоваться телевизионный кинескоп, который работает по следующему принципу :

Принцип работы телевизионного приемника
Но прежде чем сигнал попадает на кинескоп, он проходят ряд блоков, Рис.2.4 Структурная схема телевизионного приемника

Медицинские электроизмерительные приборы
Медицинские электроизмерительные приборы — это измерительные устройства, предназначенные для измерений и регистрации во времени электрических потенциалов (биопотенциалов), возникающих при протека

Электрокардиографы
Электрокардиограф — это медицинский электроизмерительный прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность потенциалов между характерными точками поверхности тела человек

Устройство и принцип работы
Принцип действия прибора основан на прямом усилении и регистрации в виде кривой (электрокардиограммы) напряжения сигналов, снимаемых с электродов, наложенных на тело пациента. Электрокарди

Резистивные преобразователи
В работе резистивных преобразователей используют различные эффекты, вызывающие изменение активного электрического сопротивления под действием перемещения. Простейшим резистивным преобразов

Тензорезистивные преобразователи
В основе работы тензорезистивных преобразователей перемещений лежит тензоэффект (лат. tendere – натягивать, напрягать), который заключается в изменении электрического сопротивления пр

Индуктивные преобразователи
В работе индуктивных преобразователей используется изменение индуктивности некоторой магнитной системы при воздействии на ее элементы перемещений или возникновении деформации этих элементов.

Трансформаторные преобразователи
В работе трансформаторных (взаимоиндуктивных) измерительных преобразователей используется изменение под действием перемещения индуктивной связи между двумя системами обмоток, одна из которых (перви

Основные положения хроматографии
Хроматография – это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами –подвижной и неподвижной. Неподвижной (

Газовая хроматография
Газовая хроматография – метод разделения летучих, термостабильных соединений. Этим требованиям отвечает около 5% известных органических соединений, но именно эти соединения

Структура хроматограммы.
Рис.12.4 Типичная хроматограмма. Прохождение в детекторе газа-носителя без пробы на хроматограмме отражается фо

Развития хроматографии в Йошкар-Оле
В октябре 1978 года в ОКБ приборов контроля и автоматики Главного управления микробиологической промышленности, расположенном в городе Йошкар-Ола, по приказу НПО «Биопрепарат» был создан конструкто

Кран-дозатор для газовых проб
Кран-дозатор для ввода газовых проб предназначен для ввода в хроматограф газа, находящегося под избыточным давлением. Краны отличаются количеством ходов (4, 6, 8, 10, 12) и имеют два положения «Отб

Модуль ДТП (детектор по теплопроводности)
Модуль предназначен для анализа методом газовой хроматографии с насадочными колонками большинства органических соединений, в т.ч. постоянных газов, легких углеводородов, спиртов и спиртсодержащих с