niemiarka.doc

1. Pomiary rezystancyjne pomiaru ruchu - układy potencjometryczne (dzielniki napięcia), ruch suwaka liniowy lub obrotowy. Elem. Rzedu 0

Mierzone w zakresie +-2mm do +-1m

Materiały rezystancyjne: klasyczny drut oporowy, rezystancyjne tworzywa sztuczne, stopy ceramiczno metalowe, kompozyty węglowe.

2.a Parametryczne indukcyjne:
Dławikowy – sklada się z otwartego rdzenia ferromagn. Na którym nawinięta jest cewka o n-zwojach oraz Ew. zwory z mat. Ferromagn lub metalu niemagnetycznego
 

Reluktancja: 
 

Zmiana położenia zwory powoduje zmianę reluktancji obw. Magnetycznego na skutek zmiany dł. Szczeliny powietrznej występującej w obw magnetycznym

Przetwornik Solenoidalny: sklada się z karkasu na który nawinięto uzwojenie o n zwojach oraz z ruchomego rdzenia z mat ferromagnetycznego.

2 cewki na jednm karkasie układ różnicowy:

Najpopularniejsza odmiana przetwornika solenoidalnego to układ transformatorowy różnicowy LVDT

2b Generacyjne indukcyjne:
 

Słuzy do pomiaru prędkości kątowej elementu wirującego – magneto indukcyjny przetwornik ruchu obrotowego. Wykorz. Prawo Faradaya. Zębata forma elem. Wirującego powoduje okresowe zmiany reluktancji. Zmienna reluktancja powoduje zmiany Φ skojarzonego z cewką co indukuje SEM

3. Czujniki elektrodynamiczne:

V generowane w cewce jest wprost proporcjonalne do zmiany strumienia Φ
Czujniki elektrodynamiczne reluktancyjne:
Ujemna strona tych czujników jest zależność SEM od dlugości szczeliny lp
Czujniki wiroprądowe:  stosowane w pomiarach malych przesunięć statycznych i dynamicznych. Strumień magn. Wytwarzany jest przez prad zmienny, zasilajacy cewkę
Zmniejszanie strumienia powoduje malenie L. spadek L jest większy im bliżej cewki znajduje się ekran lub im głebiej nasunięty jest na cylinder. Charakterystyka przetwarzania odbiega od liniowej. Przyczyna jest zmienność waspoł. Sprzeżenia magn. Cewki cylindra wraz ze zmianami I2 o zakresie przemieszczen 2um:10mm
 

4. Metody pojemnościowe pomiaru:
Pojemność   , 

czułośc

5. Identyfikacja obecności człowieka:

- pojemnościowe: ruch człowieka powoduje zmiany pojemności i możliwe staje się odróżnienie obiektu ruchomego od statycznego. Całkowita pojemność mierzona:

Drugim przykładem jest sprawdzanie obecności osoby na siedzeniu. Jedna mata w siedzeniu a jedna w podłodze.

6. Pomiary bezwzględne param. Ruchu
Równanie ruchu przetworni:

Dobór odpowiedniego tłumienia i zakresu f pozwala na wykorzystanie przetw. Z masa sejsmiczna do roznych parametrów pomiarów ruchu

7. Metody optyczne: do pomiaru malych przesunięć
a) interferometr laserowy. Laser helowo neonowy daje wiązkę światła o podwójnej częst f nom. 5*10^14 Hz dwie fale świetlne róznią się o 2*10^6Hz i SA o przeciwnej polaryzacji. Dokladł pomiaru to 0,001% zakres do 2m
 

b) Układy światłowodowe: światło przewodzone odbije się od płaszczyzny której połozenie i ruch jest monitorowane. Czesc odbitego swiatła transmitowana jest przez drugi światłowód do fotodetektora. Ilość odbitego i transm swiatła jest funkcja dl. Szczeliny powietrznej pomiędzy ruchomą płaszczyzna i koncem światłowodu odbiorczego

c) Układ z pryzmatem. Ilośc odbitego swiatla zalezy od odległości pomiedzy plaszczyzna pryzmatu a srebrna powierzchnia. Wspołczynnik odbicia od 96% kiedy dotyka srebro do 0 kiedy powierzchnia oddalona o 1um

d)Fotodiody:                               Sygnal z diody odniesienia porównywany jest z sygnalem z diody która jest przysłaniana przez ruchomą przysłonę .

8) Optoelektroniczne sensory ruchu – wykrywane światło w zakresie widzialnym bądź nie emanowanego przez powierzchnię poruszającego się obiektu emanacja – efekt oświetlenia zewnętrznego (aktywne – wymaga oświetlenia) bądź samoistny (pasywne czujniki – musi mieć inna temp) Sensor optyczny składa się z elem skupiajacego, elem światłoczułego i komparatora progowego.

Metody Tryboelektryczne:    Układ jest ekranowany a elektroda tworzy sprężenie pojemnościowe Cp z otaczającymi obiektami. Człowiek generuje pole elektr. O natężeniu E. Jeżeli człowiek się nie rusza E=cons a Co
rozladowuje się przez R1 

POMIAR MASY:

Masa jest miarą  bezwładności danego  ciała. Jej fizyczny wymiar zależy od głębokości i objętości. Waga jest siłą z jaką dane ciało oddziaływuje w kierunku ziemi.

Ogniwo obciążnikowe:  Zasada oddziaływanie na element elastyczna siła powoduje jego odkształcenie. Pomiar tego przekształcenia daje możliwość wyznaczenia oddziaływania siły głownym celem jest uzyskanie liniowej zależności pomiedzy przyłozona siła a obserwowanym odkształceniem

Tensometr – popularny przetwornik odkształcenie wielkości na sygnał elektr. Jest to element rezystancyjny gdy naklejony  na odkształcany element przenosi jego zmiany geometrii. Zmiana wydłużenie czy ściskanie powoduje zmiane jego R.  zmiana opisana 
pneumatyczne:
oddziaływanie masy na przeslone blokujaca dopływ powietrza do manometru 25kg-25t

Hydrauliczne:
uginana na skutek masy ciała diafragma powoduje zmianę cisnienia oleju zamknietego w zmiennej objętości do 50000ton

POMIAR SIŁ: siły mogą być mierzone za pomoca metod piezoelektrycznych rezystancyjnych indukcyjnych i pojemnościowych
a) metody pizeoelektryczne: generowane SA ładunki elektryczne na skutej mechanicznych deformacji kształtu (efekt odwracalny) uzywany kwarc
Kwarc który krystalizuje się w układzie heksagonalnym prawo lub lewo skretnie. Można w nim wyróżnić osie – optyczna 2, 3 osie elektryczne , 3 osie mechaniczne.  Efekt piezoelektryczny wzdłużny – przemieszczanie jonow, spolaryzowanie kształtu.

efekt podłużny – siła F dziala wzdłuż osi neutralnej Y

 

B) metody rezystancyjne – typowym przykładem rezystor typ FSRs wykorzystuje zależność ze przyłozenie siły do cienkowarstwowej foli polimerowej powoduje zmniejszenie jej rezystywności. Składa się cienkiej foli z elektrodami.

 

Pomiar momentow obrotowych i mocy:


Napręzenie
skręcające

POMIARY CIŚNIEŃ - ciśnienia nie można mierzyć bezpośrednio. Metody – bezwzgledna (względem próżni), - manometryczne (wzglądem ciśnienia atm.) – rożnica ciśnień

1)manometr hydrostatyczny – U rurka w ktorej roznica ciśnien jest zrównowazana przez ciezar słupa cieczy. I manometr obciąznikowo tłokowy.

2) manometry sprężyste - sila od rownoważaca jest wytwarzana przez odkształcony element sprężysty ograniczajacy obszar płynu wywierającego cisnienie maja małe wymiary i SA tanie.
 

Tensory Rezystancyjne: zmiany rezystancji tensometrów SA przetwarzane na napiecie za pomoca odpowiednio połaczonego mostka .
 

Fotoelektryczne pomiary ciśnień:  środow beziskrowych:

MiktroSensory ciśnien – większość na bazie krzemu, dobre właściwości mechaniczne – duza sprzezystośc, duza wytrzymałość mech i doskonale przewodnictwo cieplne. Sensory cisnę zawieraja membrane krzemowa której odkształcenie mierzymy: - z wykorzystaniem roznicowego kondensatora – pomoca tensometrów półprzewodnikowych

Pomiary wysokich ciśnień. (>1000atm) techniki bazujące na zmianie rezystancji ma manganinu pod wpływem cisnienia

Pomiar niskich ciśnień: - ciśnieniomierze typu PIRANI
rezystancja połaczonego układu jest funkcja warunków odprowadzania ciepła czyli jest zalezna od konduktywności otaczającego układ medium czyli cisnienia
 

B) ciśnienio jonizacyjny. Do cisnien 10^-13 do 10^-3 Bar
wprowadzamy gaz o nieznanym ciśnieniu w srodku jest katoda anoda i siatka. Podgrzewana katoda emituje elektrony SA przyspieszane przez siatke dodatnio naładowane gdy elektrony podążają w strone siatki nastepuje jonizacja molekul gazu  cisnienie:
 
POMIAR TEMPERATURY: metody : - nieelektryczne (wykorzystuja zmiany ST. Fizycznego zmiany własności chem i fiz.), elektryczne(bazujące na czujnikach parametr i genereacyjnych), radiacyjne (pomiar promieniowania temperaturowego eimitowanego na pow ciala.)

Metody elektryczne: - czujniki rezystancyjne, SA 2 klasy materiałów. 1. Przewodniki – metale gdy R rosnie T rosnie
2. Półprzewodniki r maleje gdy T rosnie

Termorezystory metalowe:

Metale z których SA termistory powinny mieć – duży współczynnik cieplny, - duza rezystywność – wysoka temp topnienia, odporność na korozje, łatwość obróbi mech.

Termistory miedziane: stosowane w chłodnictwie 0-150stopni
Termistory półprzewodnikowe: termorezystory: z manganu, żelaza, niklu, miedzi. Kobaltu. Zaleta Duzy współczynnik temp R 3-4% /K

Wady termistorów : nieliniowe ch przetwarzania -niestabilność czas, rozrzut wartości Rto B

Termoogniwa:

zjawisko poltiera opisuje mechanizm powstawania roznicy potencjałów zaleznej od roznicy liczby swobodnych elektronow po obu stronach styku metali w f temp.

Przyczyna zjawiska Thomsona jest różny stopiern zagesczenia elektronow wzdłuż przewodnika na którego długości wystepuje gradient temp.
 

Pirometr radiacyjny: (bezstykowy pomiar) pirometr sklada się z układu optycznego, skupia promieniowaniena detektorze, - detektor promieniowania, - układ przetwarzania sygnału – wskaźnik wielkości mierzonej
Obserwator powinien uzyskac w okularze obraz detektora na tle powierzchni w której temp jest mierzona. Elementy pirometrów radiacyjnych: soczewki skupiające, zwierciadło, światłowody, detektory
POMIARY PRZEPŁYWU

1.Przepływomierz elektromagnetyczny pomiar prędkości ta metoda oparty jest na prawie Faradaya E=BL V. Sygnal pomiarowy – roznica potencjałów na elektrodach
 

Przepływomierz wirowy: jego idea polega na wprowadzeniu w pole przepływu specjalne uformowany przeszkody która powoduje zawirowania których częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości przepływu.
ST=fd/v    liczba Strouhala
przepływomierz ultradźwiękowy wykorzystuja fale ultradźwiekowa do pomiaru przepływu. Opiera się na 4 metodach. – metoda wykorzystujaca roznice czasow przejscia impulsu ultradź,(wyk zmiany prędkości rozchodzenia się fal, inny niż prostopadły w osrodku z v)

- metoda wyk. Zjawisko Dopplera,
przeuniecie częstotliwości może być opisane
miara prędkości SA drobiny prędkości wody roznica f fali emitowanej  przez nadajniik i odbieranej przez odbiornik

- metoda wyk zjawisko unoszenia się impulsu ultradź przez poruszające się środowisko,
- skorelowania szumów w 2 odległych miejscach.