Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Физические основы измерительной техники
Содержание
- 1. Физические основы измерительной техники
- 2. Измерение электрических и неэлектрических величин: учеб. пособие/
- 3. Основные понятия и определенияИзмерение – это информационный
- 4. Основные понятия и определенияФизическая величина – свойство,
- 5. Классификация сигналов
- 6. Важнейшие функциональные блоки измерительной системы1 – восприятие
- 7. Классификация датчиков
- 8. По характеру результата измерения различаютАналоговые – сигнал
- 9. Основные физические явленияИзвестно более 400 . Наиболее широко используется на практике около 30.
- 10. Параметрические измерительные преобразователиРезистивныеИндуктивныеЕмкостные (электростатические)Датчики Холла
- 11. Резистивные измерительные преобразователиОсновные виды (схематическое изображение)а) –
- 12. Реостатные ИП1- каркая, 2 – проволока, 3
- 13. Материалы рабочей части резистивных датчиков
- 14. Характеристики реостатных датчиковвходная величина: линейное угловое перемещение.
- 15. Тензорезистивные преобразователиν - относительное изменение удельного сопротивления
- 16. Конструктивная схема тензорезистораслева – фольговый, справа –
- 17. Зависимость сопротивления различных ТС от температуры 1
- 18. Схемы включения резистивных измерительных преобразователейПоследовательного включенияДелителяМостоваяПоследовательного включения
- 19. Схема делителя напряжения
- 20. Мостовая схема
- 21. Схемы мостовс ручным (а) и автоматическим (б)
- 22. Характеристики мостовых измерительных схем
- 23. Индуктивные измерительные преобразователиИндуктивные измерительные преобразователи являются параметрическими,
- 24. Виды индуктивных измерительных преобразователей с подвижным магнитопроводом
- 25. Чувствительные элементы с подвижным сердечником Характеристика индуктивных
- 26. Измерительные отношения
- 27. Слайд 27
- 28. Функции преобразования индуктивных датчиковИндуктивные датчики с перемещением
- 29. Достоинства индуктивных датчиков: простота и прочность конструкции,
- 30. Электростатические (емкостные) преобразователи
- 31. Типы емкостных преобразователей и их статические характеристикиа
- 32. Устройство емкостного инклинометра
- 33. Преимущества: малая величина необходимых для измерений усилий
- 34. Датчики ХоллаЭффект Холла возникает при помещении обтекаемого
- 35. I — сила тока; В — магнитная
- 36. Магнитное полеНапряжениеДатчик Холла
- 37. Генераторные измерительные преобразователи
- 38. Генераторными называют преобразователи вырабатывающие электрическую энергию, величина которой функционально связана с измерительным процессомГенераторные ИППьезоэлектрическиеТермоэлектрическиеИндукционные
- 39. ПьезоэффектCсхематичные изображения прямого (а, б) и обратного
- 40. Пьезоэлектрические преобразователиКварцевый кристалл zz-оптическая ось; xx- электрическая ось;yy – механическая ось.Пьезоэлектрический модуль
- 41. Конструкция преобразователя
- 42. Чувствительный элемент с несколькими пластинами
- 43. Термоэлектрические преобразователиТермоэлектрический эффект ЗеебекаE = α12(T2 −
- 44. ТермоЭДС основных материаловТемператураЭДСТермопара
- 45. Принцип действия термопарыEAB(T1,T2)+EBC(T1,T2)=EAC(T1,T2) АВСT1T2T2T1
- 46. Типы термопарЗависимости теромоЭДС от температуры
- 47. Преимущества термопарБольшой температурный диапазон измерения: от -200 °С до 1800—2200 °С Простота Дешевизна Надежность
- 48. Недостатки термопарТочность более 1 °С труднодостижимаНа показания
- 49. Электродинамические (индукционные) измерительные преобразователимагнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур
- 50. Основные виды индукционных датчиков Вращающиеся Линейные Импульсные
- 51. Вращающиеся индукционные измерительные преобразователиЭлектрические генераторы для измерения
- 52. Линейные индукционные измерительные преобразователи
- 53. С неподвижной катушкой и переменным магнитным полем а — генератор переменного напряжения с многополюсной шайбой;
- 54. Импульсные электродинамические преобразователи
- 55. Оптические преобразователи
- 56. Основные виды оптических преобразователейа - общее обозначение
- 57. Принципы работы оптических преобразователей
- 58. Скачать презентанцию
Измерение электрических и неэлектрических величин: учеб. пособие/ Н. Н. Евтихеев [и др.] ; под общ. ред. Н. Н.Евтихиева - М.: Энергоатомиздат, 1990. Боденер В.А. Приборы первичной информации. - М.: Маш., 1981
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Физические основы измерительной техники
Старший преподаватель кафедры АТПП
Шабанов Вячеслав Анатольевич
E-mail:
knez_rus@mail.ru
Слайд 2Измерение электрических и неэлектрических величин: учеб. пособие/ Н. Н. Евтихеев
[и др.] ; под общ. ред. Н. Н.Евтихиева - М.:
Энергоатомиздат, 1990.Боденер В.А. Приборы первичной информации. - М.: Маш., 1981
Куликовский К.Л. Методы и средства измерений: учеб. пособие для вузов/ К. Л. Куликовский, В. Я. Купер. - М.: Энергоатомиздат, 1986
Библиографический список
![Измерение электрических и неэлектрических величин: учеб. пособие/ Н. Н. Евтихеев [и др.] ; под общ. ред. Н.](/img/thumbs/7c9afa1415b0ddfb53cc53c8389786c0-800x.jpg "Физические основы измерительной техники Измерение электрических и неэлектрических величин: учеб. пособие/ Н. Н. Евтихеев [и")
Слайд 3Основные понятия и определения
Измерение – это информационный процесс нахождение значений
физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств
Контроль –
процесс установления соответствия между состоянием свойств объекта с заданной нормойКонтроль осуществляется в виде совокупности измерений и логического сопоставления их результатов с заранее принятыми эталонными значениями физической величины.
Измерительная система включает как измерительной устройство, так и область процесса, оказывающую влияние на процесс измерения.
Объект измерения — это сложное явление или процесс, характеризующийся множеством отдельных физических величин (параметров объекта), каждая из которых может быть измерена в отдельности, но в реальных условиях действует на измерительное устройство совместно со всеми остальными параметрами.
Слайд 4Основные понятия и определения
Физическая величина – свойство, общее в качественном
отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для
каждого объекта. Физическую величину, которая выбрана для измерения, называют измеряемой величиной.Средство измерения - техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.
Результат измерения — это значение физической величины, найденное путем ее измерения.
Принцип измерений — совокупность физических явлений, на которых основано измерение.
Метод измерений — совокупность приемов использования принципов и средств измерений (например, прямой либо косвенный, аналоговый или цифровой).
Слайд 6Важнейшие функциональные блоки измерительной системы
1 – восприятие измеряемой величины;
2
– преобразование измерительной информации;
3 – вычислительные операции;
4 –
передача измерительной информации; 5 – отображение измерительной информации.
Слайд 8По характеру результата измерения различают
Аналоговые – сигнал характеризует измеренный параметр
в каждый момент времени
Дискретные - сигналы, характеризующие измеренный параметр только
в определенный момент времени, а в промежутке между ними сигнал либо равен нулю, либо постоянная величина функционально не связанной с измеряемым параметром
Слайд 9Основные физические явления
Известно более 400 . Наиболее широко используется на
практике около 30.
Слайд 10Параметрические измерительные преобразователи
Резистивные
Индуктивные
Емкостные (электростатические)
Датчики Холла
Слайд 11Резистивные измерительные преобразователи
Основные виды (схематическое изображение)
а) – реостатный (потенциометрический), б)
– тензометрические,
в) г) – терморезистивные,д) е) - фотоэлектрические,
ж)
- электроконтактные Основаны на изменении сопротивления вызванного изменением удельного сопротивления, длины или площади сечения проводника
Слайд 12Реостатные ИП
1- каркая, 2 – проволока, 3 - щетка, 4
– ось, 5 – кольцевой контакт
Положение (перемещение)
угловое (линейное)
Сопротивление
Потенциометр
(реостат)
Слайд 14Характеристики реостатных датчиков
входная величина:
линейное
угловое перемещение.
выходная величина: изменение
сопротивления.
диапазон измерения:
линейный до 60 мм,
угловой до 355°;
погрешность от нелинейности характеристики;
0,1—0,3 %.
динамические характеристики (частотный диапазон): зависят от параметров механических преобразователей, включенных перед потенциометром; при линейных и угловых измерениях до 5 и до 1000 Гц соответственно.
Слайд 15Тензорезистивные преобразователи
ν - относительное изменение удельного сопротивления / ,
-
относительное изменение растяжения l/l,
- коэффициент Пуассона (0,3),
тензочувствительность
Δq=q (1 – 2 l/l)
Слайд 16Конструктивная схема тензорезистора
слева – фольговый, справа – проволочный тензорезистор) приняты
следующие обозначения: 1 – решетка; 2 – выводы;
3, 4 – основа решетки и покрытие; 5 – разметка осей
Слайд 17Зависимость сопротивления различных ТС от температуры
1 — позисторы;
2
— металлы;
3 — электролиты;
4 — термисторы
Слайд 18Схемы включения резистивных измерительных преобразователей
Последовательного включения
Делителя
Мостовая
Последовательного включения
Слайд 21Схемы мостов
с ручным (а) и автоматическим (б) уравновешиванием
Схема моста с
измерением напряжения диагонали с помощью
усилителя У и прибора ВП
Слайд 23Индуктивные измерительные преобразователи
Индуктивные измерительные преобразователи являются параметрическими, аналоговыми нелинейными.
Принцип
действия основан на зависимости индуктивности или взаимоиндукции обмоток на магнитопроводе
от положения, геометрических размеров, и магнитного состояния элементов их магнитной цепи. Различают две группы преобразователей:с изменяющейся индуктивностью ;
с изменяющимся активным сопротивлением.
Слайд 24Виды индуктивных измерительных преобразователей с подвижным магнитопроводом
а -
датчик линейных перемещений,
б – угловых перемещений.
Слайд 25Чувствительные элементы с подвижным сердечником
Характеристика индуктивных элементов с подвижным
якорем:
входная величина: линейное перемещение, угол отклонения;
выходная величина: изменение
индуктивности, переменное напряжение; диапазон измерения: 80 % длины катушки;
погрешность от нелинейности: 1—3 %;
частотный диапазон: 0—104 Гц.
Железный якорь Fe
катушка Sp
Слайд 28Функции преобразования индуктивных датчиков
Индуктивные датчики с перемещением сердечника: с изменяющейся
индуктивностью (а, б), с изменяющимся активным сопротивлением (в.)
(вверху — схемы,
в середине — устройства, внизу — характеристики)
Слайд 29Достоинства индуктивных датчиков:
простота и прочность конструкции, отсутствие скользящих контактов;
возможность подключения к источникам промышленной частоты;
относительно большая выходная мощность
(до десятков Ватт); значительная чувствительность.
Недостатки индуктивных датчиков:
точность работы зависит от стабильности питающего напряжения по частоте;
возможна работа только на переменном токе.
Слайд 31Типы емкостных преобразователей и их статические характеристики
а - плоский конденсатор
с перемещением обкладки на Δd; б — то же, дифференциальный;
в — цилиндрический конденсатор I продольным перемещением на Δ I; г — многопластинчатый конденсатор; д -, конденсатор с поворотными обкладками (изменение площади в зависимости от угла поворота)
Слайд 33Преимущества:
малая величина необходимых для измерений усилий
достаточная чувствительность при
высоких температурах;
Недостатки:
чувствительность нелинейна;
очень большое внутреннее сопротивление;
необходимость
применения коротких подводящих проводов; чувствительность к электрическим помехам.
Слайд 34Датчики Холла
Эффект Холла возникает при помещении обтекаемого током твердого тела
(пластины) толщиной s в магнитное поле носители зарядов, образующие при
своем движении электрический ток, отклоняются полем в направлении, перпендикулярном направлениям тока и магнитного поля. В результате смещения зарядов в теле образуется поперечно направленное электрическое поле и на боковых продольных возникает разность потенциалов — э. д. с. Холла Uн.
Слайд 35I — сила тока; В — магнитная индукция; s —
толщина пластины; RН — коэффициент Холла ( для обычных полупроводниковых
материалов ~ 200 см3/А·с)
Слайд 38Генераторными называют преобразователи вырабатывающие электрическую энергию, величина которой функционально связана
с измерительным процессом
Генераторные ИП
Пьезоэлектрические
Термоэлектрические
Индукционные
Слайд 39Пьезоэффект
Cсхематичные изображения прямого (а, б) и обратного (в, г) пьезоэффектов.
Открыт в 1880 г. французскими учеными, братьями Пьером и Полем
Кюри, на кварце.Стрелками Р и Е изображены внешние воздействия - механическая сила и напряженность электрического поля. Р - вектор поляризации.
Слайд 40Пьезоэлектрические преобразователи
Кварцевый кристалл
zz-оптическая ось;
xx- электрическая ось;
yy – механическая
ось.
Пьезоэлектрический модуль
Слайд 43Термоэлектрические преобразователи
Термоэлектрический эффект Зеебека
E = α12(T2 − T1),
эффект Зеебека
состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных
проводников, возникает ЭДС (термоэдс), если места контактов поддерживают при разных температурах.α12 — термоэлектрическая способность пары (или коэффициент термоэдс)
Слайд 47Преимущества термопар
Большой температурный диапазон измерения: от -200 °С до 1800—2200
°С
Простота
Дешевизна
Надежность
Слайд 48Недостатки термопар
Точность более 1 °С труднодостижима
На показания влияет температура свободных
концов, на которую необходимо вносить поправку.
в момент снятия показаний
необходимо исключить Эффект Пельтье -протекание тока через термопару, т.к. ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный
зависимость ТЭДС от температуры существенно не линейна.
возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.
Слайд 49Электродинамические (индукционные) измерительные преобразователи
магнитный поток через поверхность, натянутую на этот
контур
Слайд 51Вращающиеся индукционные измерительные преобразователи
Электрические генераторы для измерения частоты вращения а
или угловой скорости со: а – тахогенератор переменного тока синхронный,
б — генератор постоянного напряжения с постоянным магнитом возбуждения; в — характеристика генераторов
Слайд 53С неподвижной катушкой и переменным магнитным полем
а — генератор
переменного напряжения с многополюсной шайбой;
Слайд 56Основные виды оптических преобразователей
а - общее обозначение фотоэлектрического элемента; б
- фоторезистор;
в - вакуумная фотоячейка; г - газонаполненная фотоячейка;
д - фотодиод; е - фотоэлемент; ж - фототранзистор; з - полевой фототранзистор;
м - фотоэлектронный умножитель
