Разработка структуры измерительной системы анализа качества воздуха
Введение
Датчик – это прибор, который применяется человеком для восприятия изменений во внешней среде. На них он реагирует колебанием электрических сигналов. Такие устройства нужны для выяснения конкретного физического воздействия и трансформации его в специфический электрический сигнал. Его должна быть способна воспринять используемая измерительная схема. Если сказать иначе – датчик – это преобразователь, в большинстве случаев неэлектрической, физической величины в электрический сигнал.
Само понятие электрического сигнала, в данном контексте, подразумевает сигнал, который можно преобразовать с помощью различных электронных устройств, то есть усилить, передать по линии передач и так далее. Выходные сигналы представляют собой ток, заряд или напряжение. Они имеют следующие характеристики: цифровой код, частота, фаза, а также амплитуда. Все они подразумеваются под определением формата выходного сигнала.
Из написанного можно сделать вывод, что любой датчик можно охарактеризовать набором выходных параметров любой физической природы, а также набором выходных параметров электрической природы.
Какого бы типа не была измеряемая датчиком величина, объект, над которым проводится наблюдение, передает определенную энергию на датчик. Сущность работы датчика представляет собой особый случай передачи информации, которая неизбежно связана с передачей энергии. Она в свою очередь может быть положительной или отрицательной, то есть, может направляться как от объекта на датчик, так и наоборот.
Классификация датчиков
Существует две категории датчиков: активные и пассивные. Разница между ними заключается в наличии или отсутствии внешнего источника энергии. Для пассивных устройств такой источник не нужен – датчик реагирует на изменения во внешней среде, создавая электрический сигнал. Такое устройство на практике превращает энергию внешнего сигнала в выходной сигнал. Например, это термопары, фотодиоды и так далее.
В противовес пассивным датчикам, активные нуждаются в так называемом сигнале возбуждения. Это означает, что такие устройства реагируют на изменение их внутренних характеристик, преобразовывая их в электрические сигналы. Примером такого образца датчиков являются термисторы.
Также существует классификация датчиков, основанная на точке отсчета. В этом контексте они могут быть абсолютными и относительными. В первом случае датчик определяет поступающий сигнал в абсолютных единицах с точки зрения физики, без опоры на условия измерения. Данные относительного датчика в разных условиях могут трактоваться по-разному. Например, термистор относится к абсолютной категории, а термопара к относительной.
В целом, датчики весьма разнообразны. Их классифицируют по следующим признакам:
По виду входной величины. Сюда относятся датчики механических перемещений, приборы, измеряющие скорость, давление, усилие и так далее.
По виду выходной величины – результата преобразования входной, датчики могут быть неэлектрическими и электрическими. Наиболее распространены как раз электрические устройства, по вполне объективным причинам:
Это практично, так как электрические величины легко и удобно передавать на расстоянии, причем это быстрый процесс.
Универсальность электрических величин, заключающаяся в том, что в них можно преобразовывать любые другие величины и наоборот.
Высокая точность результата, связанная с тем, что электрические величины точно преобразуются в цифровой код
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. Такие приборы также имеют высокую чувствительность и быстродействие средств измерения.
По принципу действия такие приборы могут быть генераторными (занимаются непосредственным преобразованием входной величины в электрический сигнал) и параметрическими – это так называемые датчики-модуляторы
Существует еще одно деление по принципу действия, которое классифицирует устройства на множество классов, например, на омические, емкостные, индуктивные и так далее.
Кроме перечисленного, датчики делятся на три класса:
Аналоговые датчики, работающие с помощью аналогового сигнала;
Цифровые приборы, способные генерировать последовательность импульсов или двоичное слово,
Бинарные устройства, способные вырабатывать только два уровня сигнала, например, включено/выключено.
Стандартные требования к датчикам
Существует ряд требований, которые в обязательном порядке предъявляют к датчикам:
В первую очередь необходима однозначная зависимость, двух величин: входной и выходной;
Характеристики должны быть стабильны во времени;
Устройство должно обладать высокой чувствительностью;
Датчик должен быть небольшого размера;
Малая масса прибора;
Датчик не должен воздействовать на контролируемый объект;
Устройство должно быть способно выдержать разнообразные условия эксплуатации;
Должен быть возможен различный монтаж прибора.
Также обращают внимание на то, что устройства обязаны быть удобными по конструкции, чтобы их фиксация не вызывала осложнений в работе. В датчике не должно быть выступающих или заостренных концов, жидкостей, к примеру, масла.
Немаловажным является и то, что датчик не должен оказывать энергетического воздействия на измеряемый параметр. Также, по возможности, он не должен использовать его энергию.
Дополнительные требования рассчитывают исходя из будущих задач и условий эксплуатации прибора.
Емкостные датчики, предназначенные для измерения уровня влажности
Важные технические параметры, на которые в первую очередь обращают внимание при выборе датчика, замеряющего влажность:
Точность проводимых замеров;
Соразмерная стоимость;
Повторяемость;
Прочный корпус, рассчитанный на работу во влажной среде;
Взаимозаменяемость;
Размер, позволяющий поместить прибор в нужном месте;
Стабильность работы на долгосрочной основе;
Устройство должно обладать достаточной стойкостью к химическим и физическим загрязнениям;
Восстановление от конденсата.
Задача такого устройства состоит в том, чтобы измерять относительную влажность воздуха. Кроме этого такой датчик может служить для замеров содержания влаги, содержащейся в различных объектах, материалах.
Простейшим устройством гигрометра емкостного характера является конденсатор с воздушным зазором
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
