|
Глава 9. Датчики параметров технологическогоПроцесса Характеристики датчиков В технологических процессах управление осуществляется по таким параметрам как время, энергия, температура, сила (давление), масса, скорость (ускорение), электропроводность, освещенность, цвет и т.д. Многие остальные параметры технологических процессов могут быть рассчитаны, смоделированы из вышеперечисленных. Датчик - конструктивно законченное устройство, предназначенное для преобразования физической величины в электрическую или иную величину, удобную для дальнейшей передачи и преобразования. Большинство известных в автоматике датчиков преобразуют контролируемую величину X в электрическую величину Y (например, движение в индуктивность или напряжение, температуру в электрическое напряжение и т. п.) или в неэлектрическую (движение в давление воздуха или жидкости и др.). Измерения производят путем внедрения датчика 6 в среду 1 или приема излучений (электромагнитных, акустических и др.) из нее (рис. 9.1). Основу датчика составляет чувствительный элемент 2, непосредственно преобразующий измеряемую величину среды 1 в электрический сигнал. В состав датчика могут входить также устройства 3, изменяющие форму или корректирующие сигнал чувствительного элемента, например, преобразователь аналогового сигнала в цифровой или корректор нелинейности. Сигнал из датчика подают по проводам или по беспроводной системе 4 на приемник 5 его обработки и дальнейшего использования.
Рисунок 9.1 – Система: датчик и измеряемая среда. Датчики классифицируют по различным признакам, но, прежде всего по виду измеряемого параметра среды и принципу действия. При заказе датчика у изготовителя оперируют, прежде всего, видом измеряемого параметра: температура, давление, скорость, плотность и т.д. По роду энергии выходной величины различают электрические и неэлектрические датчики, в частности механические, пневматические или гидравлические. В практике находят разные виды датчиков, но все большее и большее применение находят электрические и построенные на их основе электронные датчики, в силу своей универсальности применения независимо от оборудования, на которое они устанавливаются, и технологичности изготовления. Принцип действия датчика оказывает существенное влияние на его выбор, если имеются требования по габаритным размерам, погрешности или безопасности работы автоматической системы. В современных системах автоматики датчики подразделяют также по виду выходной величины - аналоговая или цифровая. Традиционно использовалось аналоговое представление информации. Однако, в связи с повышением требований к точности передачи информации датчиков на большое расстояние (от оборудования до места обработки информации), применением компьютерного ее анализа и после-дующего использования, цифровые датчики находят все большее и большее применение. Понятие датчика связано с такими характеристиками как диапазон измерений, статическая характеристика, точность измерений, чувствительность, разрешающая способность, время успокоения и быстродействие, выходная мощность и выходное сопротивление. Диапазон измерении – разница между минимальной измеряемой величиной и максимальной. Статическая характеристика – зависимость выходной величины Y от входной величины X – Y=f(X) (рис.9.2). Чувствительность – отношение изменения показаний датчика dY к изменению измеряемой величины dX:
η = dY/dX.
Одной из характеристик датчиков является нелинейность его статической характеристики. Для датчиков с линейной статической характеристикой (рис.9.2, зависимость 1) чувствительность постоянна. Для датчиков с нелинейной характеристикой (рис.9.2, зависимость 2) чувствительность непостоянна, что вызывает определенные трудности использования датчика в зависимости от диапазона измеряемой величины. Поэтому применяют различные способы линеализации выходного сигнала датчиков. Линейная зависимость Y=f(X) упрощает использование и обработку сигналов, снижает погрешности. Точность измерений. Точность измерений определяется погрешностью. Различают абсолютную погрешность - разность между показанием датчика Xд и истинным значением измеряемой величины Xо: ΔX = Xд - Xо и относительную погрешность – отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины
δ = ΔX/Xо.
Рисунок 9.2 – Нелинейность датчиков.
Приведенная погрешность - отношение абсолютной погрешности к нормированному значению, например, к максимальному значению измеряемой величины Xм
γ = ΔX/Xм. Основная погрешность – погрешность в нормальных условиях эксплуатации (температура, влажность, атмосферное давление и т.п.). Дополнительная погрешность – погрешность, вызванная отклонением условий измерений (эксплуатации) от нормальных, на которые рассчитан датчик по техническому паспорту. Разрешающая способность – минимальная разность измеряемой величины, различаемая с помощью датчика. Время установления показаний (время успокоения) – время, в течение которого при одной и той же входной измеряемой величине показания датчика примут постоянное значение. Быстродействие – максимальное количество измерений с нормированной погрешностью в единицу времени измерения. Выходная мощность сигнала и выходное сопротивление датчика должны соответствовать приемнику информации.
Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|