Преобразователи механических величин в электрические

Рис. III.6. Датчики —преобразователи механического перемещения в электрические величины при измерениях деформации

Электрохимическими преобразователями, или хемотронами, называют приборы и отдельные элементы устройств, принцип действия которых основан на законах электрохимии. Электрохимические системы такого рода выполняют роль диодов, датчиков, интеграторов, запоминающих устройств и соответственно выполняют функции выпрямления, усиления и генерирования электрических сигналов, измерения неэлектрических величин и др. В хемотронах происходят процессы преобразования электрической энергии в химическую, а также механической энергии в электрическую и др. В отличие от электронных устройств (ламповых и полупроводниковых), в которых перенос электричества осуществляется электронами, в электрохимических преобразователях заряды переносятся ионами. Согласно закону Фарадея, количество вещества, претерпевшего изменение на электроде, пропорционально количеству прошедшего электричества. Поэтому измеряя тем или иным способом количественное изменение вещества, можно определить количество электричества, т. е. интегрировать электрические сигналы. Для этого электрохимическая реакция должна быть а) обратимой, т. е. реакция на аноде должна быть обратной реакции на катоде. Например, на аноде Си — 2е Си на катоде Си + + Че" Си б) реакция должна быть единственной, иначе точное интегрирование тока затруднено в) электролиты и электроды должны быть устойчивыми во времени г) реакции на электродах должны протекать с достаточно высокими скоростями. Таким требованиям могут удовлетворять некоторые электрохимические реакции, характеризующиеся потенциалами, лежащими между потенциалами водородного и кислородного электродов (рис. 66). При отсутствии в системе газообразных водородов и кислорода и при малой электрохимической поляризации электродов на них будут протекать лишь основные реакции. Системой, удовлетворяющей указанным требованиям, может быть 12+ + 2е ч 21" Е = 0,53 В. Потенциал ее положительнее потенциала водородного электрода и при рН< 11 отрицательнее потенциала кислородного электрода, поэтому в водных растворах в присутствии иода и ионов I" кислород и водород выделяться не будут. Эта реакция в прямом и обратном направлениях протекаете небольшой электрохимической поляризацией, следовательно, на электродах можно получить [c.367]

К настоящему времени известен ряд работ в этой области, одни из которых посвящены разработке преобразователей механических величин в электрические [1] и преобразователей напряжения 2], другие — детекторов для газовой хроматографии [3, 4]. В указанных работах используются эффекты возмущающего воздействия металлических электродов на процессы в низкотемпературной плазме, когда размеры электродов соизмеримы с объемом плазмы и к ним неприменимы положения классической теории зондов [5]. Каких-либо попыток объяснения наблюдаемых явлений в упомянутых работах не предпринималось. [c.80]

Обычно эквивалентные схе--6 мы преобразователей механических величин делят на два типа генераторные и параметрические [125]. ДП, вообще говоря, нельзя отнести ни к одному из этих двух типов. Его следует отнести к преобразователям, которые можно назвать усилительными, активными преобразователями по аналогии с эквивалентными схемами трехэлектродной лампы или полупроводникового транзистора. ДП не относится к преобразователям генераторного типа, так как для его работы необходим источник энергии. Его нельзя отнести также и к параметрическим преобразователям, так как при его работе параметры эквивалентной схемы практически не меняются. Кроме того, как видно из эквивалентной схемы на рис. 6.15, электрическая подсистема не оказывает обратного влияния на механическую подсистему. [c.264]

Малые механические перемещения для передачи сигнала на нужное расстояние и усиление этого сигнала удобно преобразовать в изменение электрических величин. Такие преобразователи называют датчиками. Если перемещение преобразуется в сопротивление (омические, индуктивные, емкостные датчики), то затем в схемах сопротивление преобразуется в активные величины (ЭДС, сила тока), которые легко усилить и снова в исполнительных механизмах превратить в механические перемещения большой мощности. [c.69]

Для упрощения расчетов целесообразно исключить трансформатор из схемы, отразив осуществляемые им преобразования силовых величин (электрического напряжения и механической силы), характеристик движения (электрического тока и колебательной скорости), а также электрических и акустических импедансов введением множителей, определяемых коэффициентом трансформации А. Тогда схему можно представить в виде, показанном на рис. 6.16. Если рассматривается работа преобразователя в режиме излучения, то возбуждение осуществляется через зажимы 7-2, зажимы Г-2 являются выходными. В режиме приема зажимы 1-2 выходные, а через I -2 осуществляется возбуждение. [c.125]

Любые физические характеристики, такие, как давление, нагрузка, напряжение, вибрация или ускорение, могут быть зарегистрированы, если их выразить при помощи преобразователей, в виде электрических импульсов. Имеется много типов преобразователей. В основном их действие основано на регистрации изменения трех фундаментальных электрических характеристик индуктивности, сопротивления и емкости. Электрический импульс, соответствующий измеряемой величине, например силе трения, изменяет одну из этих характеристик, которая затем точно измеряется и регистрируется. Косвенно измерять механические характеристики можно при помощи электромагнитных методов. В этом случае электродвижущая сила возбуждается при передвижении соленоида или магнитной системы. Можно использовать также пьезоэлектрические методы. Они основаны на том, что при приложении нагрузки к поверхности пьезокристалла на последней возникает электрический заряд. [c.37]

Дополнительных усилий требуют также некоторые преобразователи механического перемещения в электрические величины (рис. III.6). Таковы, в частности, тензодатчики, применение которых предусматривает изгиб пружинящей пластины при перемещении рабочих частей прибора. Тензометрический датчик — это резистор из то1[кой проволоки, многократно изогнутой в виде плоского зигзага сопротивление его изменяется при деформации пластины, к которой оп приклеен. Включенный в мост Уитстона в паре с подобным резистором, не испытывающим механического воздействия, он позволяет определять величину деформации. [c.38]

Самописец с ленточной диаграммой шириной 305 мм имеет длину шкалы около 280 мм, снабжен Электрическим сервоприводом, имеет прямоугольные координаты и дает непрерывную запись показаний из одного или двух мест измерения такие самописцы изготовляются также с устройством для многоточечной дискретной записи. Этот тип самописца был разработан для измерения температуры с помощью термопары он широко применяется для записи электрических измерительных сигналов преобразователей неэлектрических переменных, но непригоден для непосредственного ввода механических или пневматических измерительных сигналов. Прибор точен и надежен он универсален и может осуществлять дополнительные функции, например, управление процессом, сигнализацию при авариях и дистанционную передачу данных. Скорости диаграммы самописцев изменяются от нескольких десятков миллиметров в сутки до метров в минуту. Скорость пера характеризуется временем пробега шкалы, которое составляет обычно Гили 2 сек, а иногда Л сек. Самописцы изготовляются также с приводом диаграммы от Переменной величины, что обеспечивает запись функции двух переменных , это иногда предпочтительнее, чем [c.427]

Указанные соотношения между электрическими и механическими физическими величинами можно сравнительно просто использовать в случае статического или квазистатического режима работы, когда частота колебаний су-ш ественно меньше низшей резонансной частоты преобразователя /о и, еле -довательно, неоднородностью электрического и упругого полей в колеблющемся элементе можно пренебречь. Соответствующий частотный диапазон зависит от добротности элемента, но с достаточной для практики точностью можно считать, что погрешность расчета по "статическим" формулам не превышает 1%, если / 0,1/о, и 0,1% при / 0,03/о. Считается допустимым использование этих формул до частот порядка /о/3. [c.93]

К преимуществам керамических пьезоэлементов перед кварцевыми относятся малая величина сопротивления излучения и высокий коэффициент электромеханической связи. Как известно, колеблющийся пьезоэлемент представляет собой электромеханический преобразователь, эффективность которого характеризуется коэффициентом электромеханической связи. Квадрат этого коэффициента определяется как отнощение генерируемой в пьезоэлементе механической энергии к запасаемой в нем электрической энергии. Недостатком пьезокерамики является относительно низкая точка Кюри. [c.24]

Принцип действия таких манометров основан на использовании пьезоэлектрических преобразователей или тензорезисторов. В манометрах с пьезоэлектрическими преобразователями в качестве чувствительного элемента используется кварцевая пластина. Кварц обладает сегнетоэлектрическим эффектом, т.е. при механическом воздействии на кварцевую пластину на противоположных плоскостях пластины образуются электрические заряды противоположного знака. Величина возникающего заряда прямо пропорциональна значению действующей на пластину силы, т.е. значению давления. [c.488]

Уравнения (П1-5) и (П1-8) обычно являются местными уравнениями, в которых величины, характеризующие преобразования, относятся к данной точке материала пьезопреобразователя. Для перехода к суммарным величинам, а именно, к электрическому напряжению на обкладках пьезоэлемента, силе тока, текущего через него, смещению и к механическому напряжению на внешних гранях пьезоэлемента, необходимо провести интегрирование этих местных уравнений с учетом формы и размеров преобразователя. [c.71]

Применение схемы, с ЭОС усложняется тем, что первоначальная величина фазового сдвига, реализуемого с помощью фазосдвигающей цепочки, должна изменяться при изменении нагрузки преобразователя. Это объясняется тем, что механическая сторона преобразования переходит в электрическую с разными коэффициентами пересчета активного и реактивного сопротивления. Поэтому хорошо отлаженная схема с ЭОС при изменении нагрузки или ее смене может разладиться. [c.142]

Преобразователь 4 преобразует отклонение мембраны 3, как следствие изменения давления в манометрической системе, в электрический импульс определенной продолжительности и величины. Преобразователь 4 представляет собой переменный конденсатор, подключенный к двум плечам емкостного моста и механически связанный с мембраной 3. [c.218]

Ппя детального изз чения рабочего процесса и определения основных механических параметров компрессора обычно применяют индикаторы с пьезоэлектрическими, проволочными, емкостными, индукционными и другими преобразователями неэлектрических параметров в электрические, сигналы которых поступают в осциллограф. При этом осциллограф записывает давления в цилиндре компрессора, температуры рабочего процесса, крутящие моменты на валу, работу клапанов и др. Для записи этих величин обычно применяют магнитоэлектрический осциллограф, а для наблюдения за рабочим процессом — электронные осциллографы. [c.156]

Для сигнализаторов и автоматических регуляторов применяют различные преобразователи температуры, с помощью которых изменения температуры преобразуются в механические перемещения или в изменения электрических величин. [c.174]

Эти элементы выполняют функции входных (первичных) преобразователей. Воспринимая контролируемую величину, чувствительный элемент преобразует ее в сигнал, удобный для дальнейшего использования. Так, терморезистор преобразует температуру в электрическое сопротивление, упругий чувствительный элемент — давление газа или жидкости в механическое перемещение. [c.16]

Таким образом, составляя уравнение двойного преобразователя, можно определить механический импеданс в единицах электрического сопротивления. Определив, таким образом, общий, механический импеданс, противодействующий приложенной силе, механический импеданс одной движущейся трубки и механический импеданс плавающего сердечника, можно рассчитать механический импеданс образца. По величине последнего, зная размеры образца, можно вычислить полный модуль сдвига и его компоненты. [c.109]

Вместо непосредственного измерения деформации и усилия в испытуемых образцах, можно вычислить их на основании измерения электрических характеристик катушек, находящихся в магнитном поле и жестко связанных с образцами. Катушки являются источником механической силы, деформирующей образцы, и одновременно электромагнитным преобразователем, превращающим механическое смешение сдвига, вызванное в образцах, в электрические (измеряемые) величины. [c.306]

Обычно точечные преобразователи являются устройствами, имеющими характерные рабочие частоты. Если такое устройство рассчитано для работы при определенной доминирующей частоте волн, то эффективность его падает при изменении волновых условий. При настройке в резонанс с падающей волной, наоборот, происходит увеличение волновой энергии, выделяющейся на преобразователе. Такая настройка производится за счет изменения механических (воздействие на величину Ьг) и электрических характеристик Ьс. В первом случае для устройств, колеблющихся вдоль вертикальной оси (различного вида буи), рекомендуют изменение массы за счет заполнения балластных цистерн, а для устройств с вращающимися элементами ( утка , плот)—моментов инерции путем изменения распределения масс. В последнем случае может, кроме того, быть изменено передаточное число привода электрогенератора, индуктивность, емкость и сопротивление электрических цепей генераторов. А. А. Сидоренко [21], например, выведено следующее условие резонанса для преобразователя типа плота с качающейся секцией (см. рис. 6.6, а) [c.145]

При пьезоэлектрическом преобразовании отсутствуют затруднения, связанные с преобразованием энергии поверхностных волн на основе закона электромагнитной индукции. Дело в том, что скорость орбитального движения воды в поверхностных волнах обычно мала, а использование закона электромагнитной индукции для выработки электрической энергии эффективно лишь при достаточно высоких скоростях. Именно поэтому, как правило, требуется применение того или иного типа преобразователей для повышения скорости до достаточной величины, когда работа преобразователей на основе принципа электромагнитной индукции становится эффективной. Но любой преобразователь имеет много разных механических частей и поэтому не всегда отличается высокой надежностью, необходимой при работе в тяжелых морских условиях. [c.37]

Химотронный прибор представляет собой электрохимическую ячейку с инертными электродами, наполненную раствором подпетого калия с добавлением небольшого количества йода. По принципу использования химотроны можно разделить на две группы приборы, в которых электролит неподвижен относительно электродов (детектирующие и интегрирующие ячейки, усилительные элементы) приборы с перемещающимся относительно электродов электролитом под де11-ствием внешнего возмущенхгя (преобразователи механических величин в электрические). [c.36]

При анализе акустических преобразователей удобно использовать эквивалентные схемы, составляемые методом электромеханических аналогий, основанным на сходстве дифференциальных уравнений, описывающих состояние электрических и механических систем. Например, уравнение, которым определяется индуктивность и = Ь(сИШ1), где и - электрическое напряжение, Ь -индуктивность, 1- ток, сходно с уравнением, связывающим силу Р, действующую на тело, с его массой т и скоростью V. Р = т ёь1ё1) - вторым законом Ньютона. Из сопоставления величин, входящих в эти два уравнения, получаем так называемую первую систему электромеханических аналогий, согласно которой аналогом механической силы Р является электрическое напряжение 11, а аналогом колебательной скорости - электрический ток г. В этой системе индуктивность соответствует массе, электрическая емкость - упругой податливости (гибкости), а электрическое сопротивление - механическому сопротивлению (импедансу). В силу этого механические величины удобно представить на схеме в виде соответствующих электрических элементов и анализировать схему как электрическую. [c.124]

Приемником величины смещения излучателя может быть преобразователь механических колебаний в электрические или датчик электрических колебаний, у которого какой-либо параметр, например емкость, индуктивность или активное сопротивление, изменяется при изменении смещения свободной поверхности излучателя. Механическим приемником смещения может быть как резонансный преобразователь, так и щирокополосный преобразователь, собственная частота которого зна- [c.89]

Такой датчик, небольшой по размеру, наклеенный на деталь или образец, при нагрузке детали или образца также испытывает нагрузку. При этом специальная тензочувстви-тельная проволока удлиняется или сжимается, что приводит к изменению величины электросопротивления датчика. Таким образом, датчик является как бы преобразователем, у которого механические величины переходят в электрические, могущие измеряться точными электрическими методами. [c.292]

Электрохимическими преобразователями, или хемотронами, называют приборы и отдельные элементы устройств, принцип действия которых основан на законах электрохимии. Электрохимические системы такого рода выполняют роль диодов, датчиков, интеграторов, запоминающих устройств и соответственно выполняют функции выпрямления, усиления и генерирования электрических сигналов, измерения неэлектрических величин и др. В хемотронах происходят процессы преобразования электрической энергии в химическую, а также механической энергии в электрическую и др. В отличие от электронных устройств (ламповых и полупроводниковых), в которых перенос электричества осуществляется электронами, в электрохимических преобразователях заряды переносятся ионами. Согласно закону Фарадея, количество вещества, претерпевщего изменение на электроде, пропорционально количеству прошедшего электричества. Поэтому измеряя тем или иным способом количественное изменение вещества, можно определить количество электричества, т. е. интегрировать электрические сигналы. Для этого электрохимическая реакция должна быть а) обратимой, т. е. реакция на аноде должна быть обратной реакции на катоде. Например, на аноде Си — 2е на катоде Си + + 2е Си б) ре- [c.417]

Элемент датчика, преобразующий неэлектрическую величину в электрическую, называется преобразователем или чувствительным элементом. В пожарной и противовзрывной автоматике наибольщее применение нашли фото- и термоэлектрические, ионизационные и механические преобразователи. [c.46]

Для ферритовых преобразователей, нагруженных на воду, при работе в импульсном режиме в условиях стабильности величины рс были достигнуты значения -Ракшах рзвные 7 вт1см , причем этот предел не был обусловлен механической прочностью, так как ни один образец не был разрушен в таком режиме. При работе в непрерывном режиме, когда в среде возникала довольно интенсивная кавитация, излучатели разрушались уже при подаваемой на них электрической мощности, равной 3,5—5 вт/см (при нагрузке [c.49]

При определении электроакустического к. п. д. преобразователя по частотным зависимостям потребляемой от генератора электрической мощности, если резонасная частота излучателя составляет 20 кгц, эти зависимости обычно измеряют в интервале 10—30 кгц. Для измерения мощности пользуются либо высокочастотным ваттметром, либо методом трех вольтметров. Измерения производят при постоянном отношении выходного напряжения генератора к частоте. Частотные зависимости имеют вид, представле нный на фиг. 107, где FAG—кривая для жидкости, FEG—кривая для воздуха. Касательная FG к спадам резонансных кривых представляет собой зависимость потерь мощности в излучателе от частоты. Вследствие механических колебаний излучателя к потерям мощности в излучателе добавляются потери электрической мощности, расходуемой на механические колебания. Эти потери максимальны при резонансе, когда амплитуда механических колебаний приобретает наибольшее значение. Отрезок ВС соответствует величине потерь электрической мощности Рэ.п, а отрезок АС — механической Р . Отрезок АВ=АС + ВС = Рм +Р . =Рэ. [c.175]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология