нимы для преобразователей всех перечисленных выше типов. Однако с помощью электроники можно преобразовать сигнал одного вида в другой.

План книги и краткие сведения о ее содержании

Существует огромное число всевозможных первичных измерительных преобразователей, однако, к счастью, в их.основе лежит ограниченное число физических принципов. Обсуждая эти принципы вначале (гл. 2), я надеюсь дать читателю основное представление о главных категориях преобразователей до того, как перейти к рассмотрению конкретных приборов. При обсуждении принципов действия измерительных преобразователей (гл. 3) основное внимание сосредоточивается на их применении. Это рассмотрение детализируется лишь в тех случаях, когда описываются конкретные типы преобразователей (гл. 4-8).

Основные группы измеряемых величин и связанных с ними свойств, которые можно считать измеряемыми величинами, обсуждаются подробно в следующем порядке: температурные измерения, измерения в твердых телах, измерения в жидкостях, акустические и оптические измерения, химические измерения.

Одна глава посвящается каждой основной группе измеряемых величин. В каждой главе описываются используемые методы измерений и базовые конструкции измерительных преобразователей в соответствии с основными принципами их действия, изложенными в гл.2. Предполагается, что читатель имеет фундаментальные знания об измеряемых величинах, поэтому относительно мало внимания уделяется принципам их измерений. Вводятся описания новых типов измерительных преобразователей, и если некоторые типы преобразователей не описаны в книге, то это потому, что к моменту ее написания не было сведений о них.

Наконец, в гл. 9 обсуждаются интерфейсы и соединения измерительйых преобразователей, формирование их сигналов, аналого-цифровое преобразование и др.

Книга не является руководством по использованию измерительных преобразователей в конкретных областях применения. Однако она поможет инженерам произвести выбор конкретного типа преобразователей.

ГЛАВА 2 ПРИНЦИПЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

fi каждом приборе, рассматриваемом в книге, преобразующий элемент основан на определенном физическом принципе, который связан с электрическими характеристиками устройства так, что изменение измеряемой величины влечет за собой изменение этих характеристик. Изменения в электрических характеристиках создает электрический сигнал, зависящий от измеряемой величины.

Хотя на- рынке продаются тысячи измерительных преобразователей, принципов действия, на которых они основаны, существует относительно немного. Поэтому можно рассмотреть эти принципы достаточно подробно. Бее используемые в преобразователях основные принципы можно объединить в восемь категорий, которые описаны ниже.

Емкостные преобразователи

Емкостные преобразующие элементы превращают изменения измеряемой величины в изменения емкости. Конденсатор формируется из двух пластин, разделенных слоем диэлектрика, а его емкость определяется из следующего выражения:

где Б - диэлектрическая проницаемость диэлектрика; А - площадь поверхности каждой пластины; х - расстояние между пластинами.

Рис. 2.1. Емкостный измерительный преобразователь

Диэлектрик

/ Изменение I и емкости

Из этого соотношения следует, что емкость зависит от диэлектрической проницаемости,, площади поверхности пластин и расстояния между ними (рис. 2.1).

Емкость такого* преобразователя обычно измеряется следующим образом:

1) с помощью мостовой схемы переменного тока, в которой преобразователь образует одно плечо моста;

2) с помощью мультивибратора, в котором конденсатор в цепи определяет частоту колебаний.

Пьезоэлектрические преобразователи

Одним из емкостных принципов преобразования, требующим специального рассмотрения, является пьезоэлектрический эффект (рис. 2.2), при котором изменение

Пьезоэлект-ричвский материал

Электроды

Изменение заряда или напряжения

Рис. 2.2. .Пьезоэлектрический преобразователь

измеряемой величины превращается в изменение электростатического заряда или напряжения, возникающих в некоторых материалах при их механическом напряжении. Напряжение обычно образуется под действием сил сжатия, растяжения или изгиба, которые являются измеряемой величиной и воздействуют на чувствительный элемент либо непосредственно, либо с помощью некоторой механической связи.

Чтобы воспринять изменение заряда или напряжения, к пьезоэлектрическому материалу подсоединяют две металлические пластинки, которые фактически образуют пластины конденсатора, емкость которого определяется в виде

где Q - заряд;, V - напряжение.

В качестве пьезоэлектрического материала, применя-