Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Использование мостовых схем
Чаще всего тензорезисторные (или другие первичные преобразователи сигнала) включаются по мостовой схеме. Это позволяет существенно повысить чувствительность датчиков, особенно в области малых сигналов (на пороге чувствительности), а также линейность, помехозащищённость и температурная стабильность датчиков. Мосты могут быть на резисторах или ёмкостях. Разберёмся в работе мостовой резисторной схемы (рис.1.5) (аналогично работает емкостной мост) на примере моста постоянного тока.
Рисунок 1.5 Мостовая резисторная схема
Если мост в равновесии и ток в диагонали отсутствуетI0=0, то потенциалы точек С и Д одинаковы; тогда точки через резисторы тоже попарно одинаковы, I1=I2; I3=I4. Поэтому выполняется условие:
I1 R1 = I4 R4, I2 R2 = I3 R3.
Взяв отношения левых и правых частей этих равенств, получим
,
или
R1R3 = R2R1.
То есть, для получения баланса необходимо, чтобы произведения сопротивлений резисторов в противоположных плечах моста были одинаковы. Обычно мост сбалансирован в точке, соответствующей нулевому значению измеряемой величин. При внешнем воздействии, которое подлежит измерению одно, два или все четыре сопротивления изменяются и баланс моста нарушается, что приводит к разности потенциала между точками С и Д, к появлению тока в измерительной диагонали I0. При небольших разбалансах моста можно получить близкую к линейной зависимость между током I0 (или разболасом напряжений между точками С и Д равным U0) и внешним воздействием, т.е. проградуировать прибор I0в единицах измерения фактора, вызывающего изменение сопротивления резистора. В случае больших разбалансов необходимо сбалансировать мост искусственным изменением сопротивления одного из плеч. В этом случае мост выступит в роли индикатора баланса. Связь между токами (напряжением) моста и значениями сопротивлений резисторов в общем случае можно установить, используя методы контурных токов или узловых напряжений. В принципе это не очень сложно, но достаточно громоздко. Поэтому приведём сразу расчётные соотношения для различных случаев питания моста и измерения разбаланса.
1. Источник питания имеет ЭДС еs с внутренним сопротивлением Rs; в измерительной диагонали измеряется ток I0:
,
где A=R0(R1+R2+R3+R4)+(R1-R4)(R2+R3); B=R0(R1+R2)(R3+R4)+R1R4(R2+R3)+R2R3(R1+R4).
2.Мост питается от стабильного источника напряжения U; измеряется ток I0:
.
3. Мост питается от источника тока I, измеряется I0:
.
4. Ток в измерительной диагонали практически не потребляется (R0 велико), измеряется U0 устройством с высокоомным входом; мост питается от источника ЭДС es с сопротивлением Rs:
.
5. Мост питается напряжением U, измеряется U0:
.
6. Мост питается стабильным током I, измеряется U0:
.
Под чувствительностью Sm мостовой схемы обычно понимается изменение ΔI (ΔU0) или мощности ΔP0 в диагонали моста, приходящееся на единицу относительного изменения сопротивлений плеч моста, т.е. , , .
Можно доказать, что максимальная чувствительность моста получается при равенстве сопротивлений его плеч R1 = R2 = R3 = R4. При этом приведённые расчётные соотношения существенно упрощаются. Понятно, что при использовании мостовых методов для измерения каких – либо физических величин, для повышения чувствительности целесообразно включать резисторы, изменяющиеся в одну сторону, в противоположных плечах места, т.к. это увеличивает разбаланс при изменении сопротивлений.
Контрольные вопросы: 1. Что такое «параметры технологического процесса»? 2. Какие параметры необходимо контролировать и анализировать в нефтяном промысле? 3. Что такое датчик, его основные элементы? 4. Какие сигналы могут выдавать датчики? 5. Привести примеры преобразования некоторых видов энергии в электрический сигнал. 6. Как выглядит граидуровочная кривая для определения измеряемой величины по отсчёту показаний датчика, объяснить. 7. Активные и пассивные датчики? 8. Физические эффекты, используемые для построения активных датчиков 9. Физические принципы преобразования величин, используемых для построения пассивных датчиков 10. Каким образом формируется сигнал в пассивных датчиках?
Лабораторная работа №2 |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-06-01; просмотров: 213. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |