Система измерения давления в нефтепроводе
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
з микрокатетер. Корпус того же самого датчика будет совсем другим для случая применения внутри надувной манжеты медицинского тонометра. Иногда от датчиков требуется, чтобы они реагировали только на определенный диапазон входных сигналов. Например, детектор движения в охранной системе должен срабатывать только на перемещение людей и никак не реагировать на передвижение маленьких животных, таких как собаки и кошки.
1.2 Классификация датчиков
Системы классификации датчиков могут быть очень разными, от очень простых до сложных. Критерий классификации всегда выбирается в зависимости от цели проведения классификации.
Все датчики можно разделить на две категории: пассивные и активные. Пассивный датчик не нуждается в дополнительном источнике энергии и в ответ на изменение внешнего воздействия на его выходе всегда появляется электрический сигнал. Это означает, что такой датчик преобразует энергию внешнего сигнала в выходной сигнал. Примерами пассивных датчиков являются термопары, фотодиоды и пьезоэлектрические чувствительные элементы. Большинство пассивных датчиков являются устройствами прямого действия. В отличие от пассивного собрата активный датчик для своей работы требует внешней энергии, называемой сигналом возбуждения. При формировании выходного сигнала активный датчик тем или иным способом воздействует на сигнал возбуждения. Поскольку такие датчики меняют свои характеристики в ответ на изменение внешних сигналов, их иногда называются параметрическими. Фактически, в активных датчиках происходит преобразование изменения их внутренних характеристик в электрические сигналы, т.е. определенные параметры активных датчиков модулируют сигналы возбуждения, и эта модуляция несет в себе информацию об измеряемой величине. Например, термисторы являются температурно-чувствительными резисторами. Сами по себе термисторы не производят никаких электрических сигналов, но при прохождении через них электрического тока (сигнала возбуждения), их сопротивление может быть определено по изменению тока и/или падению напряжения на них. Значение сопротивления (в Омах) отражает измеряемую температуру, которая может быть найдена по известным зависимостям. Другим примером активных датчиков является резистивный тензодатчик, чье электрическое сопротивление зависит от величины его деформации. Для определения сопротивления датчика через него также необходимо пропустить электрический ток от внешнего источника питания.
В зависимости от выбора точки отсчета датчики можно разделить на абсолютные и относительные. Абсолютный датчик определяет внешний сигнал в абсолютных физических единицах, не зависящих от условий проведения измерений, тогда как выходной сигнал относительного датчика в каждом конкретном случае может трактоваться по-разному. Примером абсолютного датчика является термистор. Его электрическое сопротивление напрямую зависит от абсолютной температуры по шкале Кельвина. Другой же популярный датчик температуры - термопара - является относительным устройством, поскольку напряжение на его выходе является функцией градиента температуры на проволочках термопары. Поэтому определить конкретную температуру по выходному сигналу термопары можно только относительно известной базовой точки отсчета. Другим примером абсолютных и относительных датчиков является датчик давления. Показания абсолютного датчика соответствуют значениям давления относительно абсолютного нуля по шкале давлений, т.е. относительно полного вакуума. Относительный датчик определяет давление относительно атмосферного давления, которое не является нулевым.
Другой подход к классификации датчиков заключается в рассмотрении их характеристик. Для того чтобы отнести датчик к той или иной группе необходимо знать, какие величины он может измерять, его характеристики, на каком физическом принципе он реализован, какой механизм преобразований он применяет, из какого материала он изготовлен, какая область его применения. В таблицах 1.1-1.6, представлена схема такой классификации, которая является наиболее информативной.
Таблица 1.1 Характеристики
ЧувствительностьДиапазон входных значенийСтабильность (краткосрочная и долговременная) Разрешающая способностьТочностьИзбирательностьБыстродействиеОкружающие условияХарактеристики при перегрузкеЛинейностьГистерезисМертвая зонаЭксплуатационный ресурсФормат выходного сигналаСтоимость, размеры, весДругие
Таблица 1.2 Материалы датчиков
НеорганическиеОрганическиеПроводникиДиэлектрикиПолупроводникиЖидкости, газы, плазмаБиологические тканиДругие
Таблица 1.3 Средства детектирования
БиологическиеМеханическое перемещение или волнаХимическиеРадиоактивность, излучениеЭлектрические, магнитные или электромаг. волныДругиеТепло, температураТаблица 1.4 Механизм преобразований
ФизическиеХимическиеТермоэлектричествоХимические преобразованияФотоэлектричествоФизические преобразованияФотомагнетизмЭлектрохимический процессМагнитоэлектричествоСпектроскопияЭлектромагнетизмДругиеТермоупругостьБиологическиеЭлектроупругостьБиохимические преобразованияТермомагнетизмФизические преобразованияТермооптикаВлияние на тестируемые организмыФотоупругостьСпектроскопияДругиеДругие
Таблица 1.5 Области применения
АрхитектураАвтомобильный транспортГражданское строительство, проектированиеДомашнее применениеРаспределение, тор