жащим мало кислорода, становится отрицательной по отношению к ее другой стороне. В результате формируется потенциал, пропорциональный относительному содержанию кислорода в двух газах.

Измерительный преобразователь выхлопных газов автомобиля помещается непосредственно в выхлопную систему двигателя, так что внешняя сторона трубы из

Изолирующая заслонка о-

Образцовый (опорный) гад

о о о о/о ООО

Нагревательный элемент

Напряжение о-

, \У о ООО о ООО

Пористое платиновое покрытие снаружи и внутри трубы

-Труба из двуокиси

U,UpKOHUIt

Изолирующая заслонка

Рис. 8.3. Преобразователь выхлопных газов на основе двуокиси циркония

двуокиси циркония контактирует с выхлопными газами.

Теоретически в выхлопных газах не должен содержаться ; кислород, поскольку он весь должен использоваться в процессе горения. Наличие кислорода, определяемое ; по изменению напряжения, сигнализирует о неполном

сгорании газа.

Резистивный газовый анализ

Резистивный измерительный преобразователь концентрации кислорода, такой, например, как преобразователь на основе окиси титана, может служить основой

. анализатора выхлопных газов. Окись титана представляет собой вещество, сопротивление которого изменяется

" в зависимости от числа молекул кислорода, абсорбированных на его поверхности.

Преобразователь изготавливается из платиновой проволоки или тонкопленочного резистора, поверхность которого покрывается окисью титана. В зависимости от содержания кислорода в выхлопном газе слой окиси титана изменяет свое сопротивление и, следовательно, общее сопротивление прибора.

Для определения содержания иных газов применяются другие вещества. Существуют также преобразователи для обнаружения пропана и метана. В резистивных преобразователях имеются два элемента: один покрытый веществом, а другой - непокрытый. Он используется как температурный компенсирующий элемент, когда измерения осуществляются с преобразователем, включенным в мостовую схему,

ГЛАВА 9

СОПРЯЖЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРОЙ

Схема соединения преобразователей имеет важнейшее значение не только потому, что имеется большое число их различных типов. К счастью, используемые для этого схемы одинаковы для приборов различного типа и поэтому их легко обобщить. Вместе с тем инженер должен осознавать различия между преобразователями, чтобы аккуратно адаптировать схему сопряжения для конкретного устройства. При создании измерительных систем приходигся решать также проблемы шумов и взаимного влияния преобразователей и других блоков систем друг на друга.

Большинство принципов обеспечения совместимости измерительных преобразователей можно понять, рассмотрев в качестве примера резистивные преобразователи. У них изменяется сопротивление при варьировании измеряемой величины. Обычно интерфейсная схема применяется для того, чтобы привести изменение сопротивления к изменению напряжения. Это напряжение затем формирует входной сигнал для другой части измерительной системы.

Известно множество способов преобразования изменения сопротивления в изменение напряжения. Простейшей схемой для этого является делитель напряжения (рис. 9.1,а), в котором сопротивление преобразователя Rl включается последовательно с другим сопротивлением Rt и напряжением возбуждения Vexc- Выходное напряжение Vout изменяется при варьировании сопротивления преобразователя в соответствии с известной формулой делителя напряжения

У out Vexc ii

Когда изменяющееся сопротивление преобразователя вызывает изменение нагрузки источника возбуждающего напряжения, для обеспечения возбуждения предпочтительнее использовать источник постоянного тока.

Действительно, если применяется источник постоянного тока, то в схему не нужно включать последовательного сопротивления - напряжение, генерируемое на сопротивлении преобразователя, можно измерить непосредственно (рис. 9.1,6).

Конечно, наиболее распространенным способом соединения резистивных преобразователей с измерительной системой является применение несбалансированного мо-

Рис. 9.1. Различные способы сопряжения резистивного преобразователя на основе превращения изменения сопротивления в изменение напряжения

Чу6с1пВите/1ЬНШ злемент

Рис. 9.2. Мостовая схема сопряжения тензометров и структуры преобразователя

ста (рис. 9.2,в), при котором сопротивление прибора образует одно из плеч моста Уитстона. Если преобразователь имеет больше одного чувствительного элемента, то в идеальном случае их следует также соединить в мостовую схему. Обычно последовательно с преобразователем включается подстроечный резистор Кыт, чтобы мост можно было сбалансировать в любой точке (скажем, в точке наименьшего сопротивления) диапазона изменения измеряемой величины.