Запорные краны

Трубка дли жидкости

Камера

Пластиковый купол

Крышка -

Гонкие, легкие рровода

Диафрагма

Металлический или пластиковый корпус

Тензометры Сигнальный кабель Рие. 10.8. Типичный тензометрический датчик давления.

На рис. 10.8 показано, каким образом установлена в датчике эта тонкая диафрагма. Она приклеена к камере, заполняемой жидкостью. Противоположная сторона диафрагмы находится внутри пластикового купола (на рисунке не показан) с парой запорных кранов для подачи жидкости в камеру.

Нулевое показание прибора соответствует давлению под куполом при одном открытом в атмосферу кране. Кран открывают и регулируют усилители так, чтобы на выходе был нуль. Затем кран закрывают. После этого тензометр будет воспринимать давление, равное давлению жидкости в трубке.

Емкостные датчики

Емкость может изменяться под воздействием некоторых параметров, к которым чувствителен и тензометр. Более того, емкость может изменяться при изменении положения. Во многих практических случаях емкостные датчики играют первостепенную роль.

На рис. 10.9 показаны два простейших емкостных датчика. На рис. 10.9, а представлен аксиальный емкостный датчик, или датчик мембранного типа, напоминающий элемент старого микрофона, а на рис. 10,9,6 изображен поворотный емкостной датчик, или датчик типа «бабочка».

В датчике на рис. 10.9, а используется тонкая, гибкая, легко деформируемая металлическая диафрагма, установленная параллельно жесткой металлической пластине. Они разделены изолирующим держателем и сухим воздухом и представляют таким образом конденсатор.

Изолятор ,-I р

МШалли честя диафрагма

Задняя метал-лачесная пластина

Рнс. 10.9. Два емкостных датчика.

Пластина, ротора

Сила, действующая на диафрагму, деформирует ее, а при этом изменяется емкость. В микрофоне, который на самом деле представляет собой не что иное, как звукоэлектрический датчик, диафрагма работает сама по себе. В других же случаях усилие на диафрагму может передавать тонкий стержень или механизм другого типа.

Другой тип емкостного датчика (поворотный датчик) показан на рис. 10.9,6. В этой конструкции используется два набора пластин, разделенных воздухом. Один набор пластин закреплен неподвижно, а другой вращается на оси. При вращении изменяется размер области на неподвижной пластине, перекрываемой вращающейся пластиной. А это, конечно, вызывает изменение емкости между пластинами.

Для работы емкостных датчиков требуется, как правило, сигнал переменного тока, при условии что они не включены в схему генератора с частотной модуляцией (ЧМ). В системе ЧМ используется LC-генератор, а емкость датчика представляет собой составную часть полной емкости частотно-задающей схемы. Когда датчик оказывается под воздействием деформирующей силы, он вызывает соответствующее изменение частоты генератора.

Схема, в которую включается датчик, работает с сигналом переменного тока постоянной амплитуды. Такой схемой может быть схема моста, но независимо от вида схемы амплитуда сигнала в ней должна изменяться только в результате измеряемого воздействия.

Индуктивные датчики

Существует два основных типа индуктивных датчиков. Датчик одного типа состоит из двух переменных индуктивностей и двух постоянных резисторов, соединенных по схеме моста Уитстона 7?1-типа. Когда к датчику не приложено воздействие, общий сердечник будет распределен равномерно между двумя обмотками. Измеряемое воздействие заставляет сердечник переместиться, и тогда на одну обмотку будет приходиться большая

Диафрагма

Евык о

Рис. 10.10. Датчик с использованием линейного дифференциального трансформатора.

его часть, а на другую - меньшая. При этом реактивности обмоток перестанут быть равными и равновесие моста нарушится.

Индуктивный датчик другого типа представляет собой линейный дифференциальный трансформатор (рис. 10.10). Здесь снова сердечник равномерно распределен между обмотками La и Lib в том случае, когда отсутствует стимулирующее воздействие. Обмотки соединены последовательно и встречно: Тогда возбуждающий сигнал, поступающий через обмотку Li, гасится, если сердечник находится в состоянии покоя. При изменении положения сердечника балансировка схемы нарушается, возникает выходное напряжение, фаза которого соответствует направлению смещения сердечника, а амплитуда определяет величину смещения.

Литература

1. Simmons J., Soderquist D., Temperature Measurement Method Based On Matched Transistor Pair Requires No Reference, Precision Monolithics, Inc. Applications Note AN-12.

2. Oliver Frank J., Practical Instrumentation Transducers, Hayden Book Co., New York, 1971.

3. Carr Joseph J, Op-Amp Circuit Design & Application, Book No. 787, 197a

4. Carr Joseph J., Servicing Medical & Bioelectronic Equipment Book No-. 930, 1977.