Первичные преобразователи. Датчики 

Первичные преобразователи. Датчики

Первичные приборы, датчики или первичные преобразователи предназначены длянепосредственного преобразования измеряемой величины в другую величину, удобную для измерения илииспользования. Выходными сигналами первичных приборов, датчиков являются как правилоунифицированные стандартизованные сигналы, в противном случае используются нормирующие преобразователи (см. рис.1).

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. Данным приборам 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.

Рисунок 1 - Основные структурные схемы подключения первичных преобразователей

Пояснения к рисунку 1. Первичный преобразователь, датчик Д может иметь выходнойунифицированный сигнал см.рис.1.8.а и неунифицированный сигнал см.рис.1.8.б. Во втором случаеиспользуют нормирующие преобразователи НП.

Нормирующий преобразователь НП выполняет следующие функции: преобразует нестандартныйнеунифицированный сигнал (например, mV, Ом) в стандартный унифицированный выходной сигнал;осуществляет фильтрацию входного сигнала; осуществляет линеаризацию статической характеристикидатчика; применительно к термопаре, осуществляет температурную компенсацию холодного спая.

Нормирующий преобразователь НП применяется, также в следующих случаях: когда необходимоподать сигнал измеряемой величины на несколько измерительных или регулирующих приборов; а такжекогда необходимо передать сигнал на большие расстояния, например сигнал от термопары передается намалые расстояния - до 10м, а унифицированный сигнал постоянного тока может передаваться на большиерасстояния - до 100м.В современных промышленных регуляторах нормирующий преобразователь НП как правилоявляется обязательной составной частью входного устройства регулятора.

Первичные преобразователи для измерения температуры:

По термодинамическим свойствам, используемым для измерения температуры, можно выделитьследующие типы термометров:

  • термометры расширения, основанные на свойстве температурного расширения жидких и твердых тел;
  • термометры газовые и жидкостные манометрические;
  • термометры конденсационные;
  • электрические термометры (термопары);
  • термометры сопротивления;
  • оптические монохроматические пирометры;
  • оптические цветовые пирометры;
  • радиационные пирометры.

Первичные преобразователи для измерения давления:

По принципу действия:

  • жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости);
  • поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень);
  • пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого элемента);
  • электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину).

По роду измеряемой величины:

  • манометры (измерение избыточного давления);
  • вакуумметры (измерение давления разряжения);
  • мановакуумметры (измерение как избыточного давления, так и давления разряжения);
  • напорометры (для измерения малых избыточных давлений);
  • тягомеры (для измерения малых давлений, разряжений, перепадов давлений);
  • тягонапорометры;
  • дифманометры (для измерения разности или перепада давлений);
  • барометры (для измерения барометрического давления).

Первичные преобразователи для измерения расхода пара, газа и жидкости:

Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти приборы могут быть снабженысчетчиками (интеграторами), тогда они называются расходомерами-счетчиками. Такие приборы позволяютизмерять расход и количество вещества.

Классификация преобразователей для измерения расхода пара, газа и жидкости:

  • Механические: Объемные: ковшовые, барабанного типа, мерники. Скоростные: по методу переменного или постоянного перепада давления, напорные трубки, ротационные.
  • Электрические: электромагнитные, ультразвуковые, радиоактивные.

Первичные преобразователи для измерения уровня:

Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотностиотносительно какой-либо горизонтальной поверхности, принятой за начало отсчета. Приборы, выполняющиеэту задачу, называются уровнемерами.Методы измерения уровня: поплавковый, буйковый, гидростатический, электрический и др.