Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
0Т ПГШ1
Inc.
Рис. 8.3. Примеры датчиков — преобразователей механического
перемещения в электрическое напряжение или ток.
/ — емкостный датчик (смещение пластины электрического конденсатора вызывает изменение его емкости и изменение резонансной частоты электрического контура); 2 — пьезоэлектрический датчик (деформация пьезокристалла вызывает появление электрического потенциала на его поверхности); 3 — индукционный датчик (смещение магнитного сердечника вызывает изменение индуктивности катушки и изменение резонансной частоты электрического контура); 4 — потенциометрический датчик (смещение движка потенциометра вызывает изменение тока, текущего через потенциометр); 5—тензометрнческий датчик (деформация металлической проволоки изменяет внутренние механнческяе напряжения н электрическое сопротивление проволоки, а также и текущий через проволоку ток); 6—угольный тензометр-датчик (деформация угольного столбика меняет его электрическое сопротивление и
текущий через него ток).
ся, во-первых, той входной физической величиной, которую он измеряет и, во-вторых, тем типом сигнала, который он выдает на выходе — физическим алфавитом и кодом.
Входной величиной может быть: геометрический размер (длина), скорость — первая производная длины по времени, ускорение — вторая производная, угол (отклонение от заданного направления), угловая скорость, сила, давление жидкости или газа, концентрация водородных ионов, сила света различных длин волн, звуковое давление и высота тона, электрический ток и напряжение, напряженность электрического или магнитного поля, число ионизирующих 15 И. А. Полетаев 225
частиц, количество (уровень) жидкости, масса, вес, поток (газа, жидкости), протекающий через поперечное сечение канала, частота, амплитуда, фаза колебаний (механических, электрических, акустических), твердость, упругость, прозрачность, электропроводность, диэлектрическая и магнитная проницаемости, вязкость, концентрация ионов и т. д. и т п. При этом каждая величина может измеряться не в одной только точке, а во многих и, следовательно, измеряться будет не местное значение, а распределение величины по контуру, поверхности или объему и изменение этого распределения во времени. Измерения каждой из величин могут, в случае необходимости, произво-
6
Рис. 8.4. Мостовая схема измерений.
J а, — а2 — место подключения питания,
у Ьх — bi — место подключения измеря-
I тельного прибора, х—чувствительное
I сопротивление.
диться в различных пределах, с различной точностью, в различных масштабах, непрерывно или периодически, с различным темпом. Измерения могут быть как абсолютные, так и относительные или разностные.
Выходным сигналом датчика чаще всего является сигнал, представляющий собой .непрерывную электрическую величину, например (величину прямого тока, с последующей перекодировкой в любой алфавит.
Техника автоматических измерений весьма богата. Одну и ту же физическую величину часто представляется возможным измерить различными методами, используя различные эффекты. Так, например, перемещение или изменение геометрического размера можно превратить в величину электрического напряжения, связав перемещаемый элемент с движком потенциометра (металлического, полупроводникового, жидкостного), или с перемещающейся пластиной переменного конденсатора, или с подвижной катушкой переменной индуктивности (вариометра), или 226
с пьезоэлектрической пластиной и т. д. В зависимости от требований точности, пределов измерения, постоянной времени выбирают тот или иной метод измерения.
В измерениях большой популярностью пользуются так называемые компенсационные методы, сущность которых сводится к тому, что измеряемая величина непосредственно в приборе сравнивается с некоторой стандартной величиной той же размерности. Чаще всего такое сравнение производится в электрической схеме моста. Компенсационные схемы особенно полезны в тех случаях, когда чувствительный элемент реагирует не только на изменение измеряемой («полезной») величины, но и на другие внешние условия.Так, например, при измерении деформаций и усилий с помощью проволочных электрических тензометров проволока, меняющая электрическое сопротивление под воздействием натяжения, меняет сопротивление также *и под воздействием изменений температуры; или при измерении влажности чувствительный элемент, кроме влажности, оказывается также чувствительным к температуре, давлению и т. д. В этих случаях в схему моста полезно включать два одинаковых чувствительных сопротивления, причем одно из них используется^аля измерений (тензометр, гигрометр), а другое — для компенсации паразитных влияний (нагрев и пр.), которые оказываются одинаковыми для обоих сопротивлений. При этом, разумеется, компенсирующее сопротивление не подвергается воздействию измеряемой величины. Меняя компенсирующее сопротивление, можно заранее «настроить» мост на желаемое значение измеряемой величины (сместить нулевую точку).
