Классификация первичных преобразователей.
ИП классифицируются по принципу работы и практическому применению.
- По назначению ИП делят на:
- первичные преобразователи;
- унифицированные;
- промежуточные.
Датчик– это конструктивно обособленный первичный преобразователь, на входе которого действует неэлектрическая величина, на выходе - электрический сигнал.
Чувствительный элемент – это элемент ИП, непосредственно воспринимающий измеряемую величину неэлектрического происхождения.
Первичный преобразователь - является 1-ым в измеряемой цепи и включает в себя чувствительный элемент, а также необходимые для преобразования неэлектрических величин в электрическую.
Унифицированный ИП состоит из датчика и схемы согласования; измеряемая физическая величина преобразуется с использованием источника энергии в нормированную выходную величину.
Нормированные сигналы постоянного тока находятся в диапазоне: 0…±5 мА или 0…±20 мА. Для устройств со смещенным нулем: ±1…±5 мА или ±4…±20 мА.
При необходимости регулирования границы диапазонов токовых сигналов лежат в пределах:
нижняя: 0… 5 мА
верхняя: 12… 25 мА
В устройствах с нормированными токовыми сигналами допускается применение различных измерительных приборов с внутренним сопротивлением не более 1 кОм.
Нормированные значения диапазона сигналов напряжения составляют:
0…±1 В или 0…±10 В.
При использовании в качестве выходной величины частоты рекомендуемый диапазон измерения: 5…25 Гц.
В пневматических системах нормированное давление газа должно находится в диапазоне: 0,02…0,1 МПа.
Промежуточный ИП получает сигнал от предыдущего и передает к последующему.
- По характеру преобразования входные величины:
- линейные;
- нелинейные.
3. По принципу действия ПИП делятся на:
- генераторные;
- параметрические.
Выходным сигналом генераторных ПИП является ЭДС, напряжение, ток и электрический заряд, функционально связанные с измеряемой величиной, например ЭДС термопары.
В параметрических ПИП измеряемая величина вызывает пропорциональное ей изменение параметров электрической цепи: R, L, C.
К генераторным относятся:
- индукционные;
- пьезоэлектрические;
- некоторые разновидности электрохимических.
Резистивные ИП - преобразуют измеряемую величину в сопротивление.
Электромагнитные ИП – преобразуют в изменение индуктивности или взаимоиндукцию.
Емкостные ИП – преобразуют в изменение ёмкости.
Пьезоэлектрические ИП – преобразуют динамическое усилие в электрический заряд.
Гальваномагнитные ИП– основаны на эффекте Холла преобразуют действующее магнитное поле в ЭДС.
Тепловые ИП - измеряемую температуру преобразуют в величину термосопротивления или ЭДС.
Оптоэлектронные ИП – преобразуют оптические сигналы в электрические.
Для датчиков основными характеристиками являются:
- тип;
- диапазон рабочих температур и погрешность в этом диапазоне;
- обобщенные входные и выходные сопротивления;
- частотная характеристика.
В промышленном применении погрешность датчиков, используемых в процессах регулирования, должна быть не более 1–2%. А для задач контроля – 2 – 3%.
Первичные приборы или первичные преобразователи предназначены для непосредственного преобразования измеряемой величины в другую величину, удобную для измерения или использования. Различают генераторные, параметрические и механические преобразователи:
1) Генераторные осуществляют преобразование различных видов энергии в электрическую, то есть они генерируют электрическую энергию (термоэлектрические, пьезоэлектрические, электрикинетические, гальванические и др. датчики).
2)К параметрическим относятся реостатные, тензодатчики, термосопротивления и т.п. Им для работы необходим источник энергии.
3) Выходным сигналом механических первичных преобразователей (мембранных, манометров, дифманометров, ротаметров и др.) является усилие, развиваемое чувствительным элементом под действием измеряемой величины.
В основном это преобразователи температуры и преобразователи расхода.