Измерительные преобразователи

Кафедра информационно – измерительной техники

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ  РПЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Методические указания к практическим занятиям

Самара 2016

Предназначены для проведения практических занятий по дисциплине

“Измерительные преобразователи”,  направление “Приборостроение”, бакалавриат.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по дисциплине “Измерительные преобразователи”

Практические занятия являются дополнением к теоретическому курсу и способствуют лучшему освоению материала дисциплины.

       В соответствии с рабочей программой на практические занятия выделяется 18 часов.

       Основой практических занятий являются опрос студентов по пройденным темам теоретического курса и решение задач и упражнений, представленных преподавателем.

Темы практических занятий

Номер практического занятия	Номер раздела	Тема практического занятия и перечень дидактических единиц	Трудоемкость, часов
1	1	Тема 1.1. Измерительные преобразования и измерительные преобразователи. Понятие об измерительном преобразовании и измерительном преобразователе. Методы измерительных преобразований. Классификация измерительных преобразователей. Тема 1.2. Основные статические характеристики ИП. Функция преобразования, чувствительность, порог чувствительности, входные и выходные сопротивления, нелинейность ФП.	2
2	2	Тема 2.1. Механические упругие преобразователи. Механические упругие преобразователи силы, давления и крутящего момента. Тема 2.2. Резистивные преобразователи. Контактные резистивные преобразователи, реостатные преобразователи, тензорезисторы.	2
3	3	Тема 3.1. Электростатические (емкостные) преобразователи. Теория емкостных преобразователей, принципы построения, конструкции, измерительные цепи. Тема 3.2. Пьезоэлектрические преобразователи. Статические и динамические характеристики пьезоэлектрических преобразователей, конструкции, измерительные цепи. Преобразователи на ПАВ.	2
4	4	Тема 4.1. Индукционные преобразователи. Функция преобразования, конструкции, измерительные цепи. Тема 4.2. Трансформаторные преобразователи. Функция преобразования, конструкции, измерительные цепи. Трансформаторные преобразователи с распределенными магнитными и электрическими параметрами.	2
5	5	Тема 5.1. Магнитоупругие и магнитоанизотропные преобразователи. Магнитоупругий эффект, конструкции магнитоупругих и магнитоанизатропных преобразователей, области применения. Тема 5.2. Магнитомодуляционные преобразователи. Магнитомодуляционный эффект, конструкции магнитомодуляционных преобразователей, области применения.	2
6	6	Тема 6.1. Индукционные преобразователи. принципы построения, конструкции, области применения. Индуктосины. Тема 6.2. Гальваномагнитные преобразователи. Преобразователи Холла, магниторезисторы, области применения. Тема 6.3. Вихретоковые преобразователи. Принципы действия, области применения.	2
7	7	Тема 7.1. Принципы построения оптоэлектронных преобразователей. Источники и приемники оптического излучения, примеры конструкций.	2
8	7	Тема 7.1. Принципы построения оптоэлектронных преобразователей. Оптоэлектронный преобразователь линейных перемещений. Кодирующие и растровые преобразователи. Волоконно-оптические преобразователи.	2
9	8	Тема 8.1. Тепловые преобразователи. Типы преобразователей, терморезистивные и термоэлектрические преобразователи. Тема 8.2. Электрохимические преобразователи. Кондуктометрические, гальванические и кулонометрические преобразователи.	2
ИТОГО:	18

При проведении практических занятий отмечается посещаемость студентов и по четырёхбальной системе оценивается их работа на каждом практическом занятии, которая учитывается на экзамене по теоретическому курсу.

  Вопросы для коллоквиума и практических занятий

Раздел 1. Основы теории измерительного преобразования

  1.Понятие об измерительном преобразовании. Определение измерительного преобразования и датчика.

  2.Методы измерительных преобразований: метод прямого преобразования; метод уравновешивающего преобразования.

  3.Классификация измерительных преобразователей.

  4.Основные статические характеристики измерительных преобразователей.

  5.Основные динамические характеристики измерительных преобразователей:

  а.  Дифференциальное уравнение;

  б.  Передаточная функция.

  6.Основные динамические характеристики измерительных преобразователей:

  в.  Комплексная частотная характеристика;

  г.  Переходная характеристика;

  д.  Импульсная характеристика.

Раздел 2 Механические и резистивные преобразователи

  1.Механические упругие преобразователи силы, давления, крутящего момента.

  2.Резистивные преобразователи:

а. Контактные;

б. Реостатные;

в. Полупроводниковые.

  3.Тензорезисторы, конструкции и измерительные цепи.

Раздел 3. Электростатические и пьезоэлектрические преобразователи

  1.Пьезоэлектрические преобразователи. Статические и динамические характеристики.

  2.Пьезоэлектрические преобразователи: конструкции, области применения, измерительные цепи.

  3.Принципы построения емкостных преобразователей, конструкции, измерительные цепи.

Раздел 4. Индуктивные и трансформаторные преобразователи

  1.Индуктивные преобразователи. Основные расчетные соотношения. Схема замещения и векторная диаграмма. Конструкции, измерительные цепи.

  2.Трансформаторные преобразователи. Основные расчетные соотношения. Схема замещения и векторная диаграмма. Конструкции, измерительные цепи.

  3.Трансформаторные преобразователи с распределенными параметрами:

С распределенным магнитопроводом и подвижной измерительной обмоткой; С распределенной измерительной обмоткой и подвижным сердечником; С распределенной печатной измерительной обмоткой.

Раздел 5. Магнитоупругие и магнитоанизотропные преобразователи

  1.Магнитоупругие и магнитоанизатропные преобразователи. Принцип действия, конструкции, области применения.

Раздел 6. Индукционные и гальваномагнитные преобразователи

  1.Идукционные преобразователи. Принципы построения. Магнитоиндукционный преобразователь вибраций. Индукционный тахогенератор с полым ротором. Магнитоиндукционный тахометр. Индуктосины.

  2.Магнитомодуляционные преобразователи. Принцип действия. Примеры построения.

  3.Преобразователи на основе эффекта Баркгаузена.

  4.Вихретоковые преобразователи. Принцип действия. Области применения.

  5.Гальваномагнитные преобразователи. Преобразователи Холла. Магниторезисторы.

.

Раздел 7. Оптоэлектронные преобразователи

  1.Оптоэлектронные преобразователи. Принципы построения. Фотопотенциометрический преобразователь. Оптоэлектронный преобразователь с отраженным сигналом. Оптоэлектронные преобразователи на основе полых световодов.

  2.Волоконно-оптические преобразователи. Растровые электронные преобразователи. Кодирующие оптоэлектронные преобразователи.

Раздел 8. Тепловые и электрохимические преобразователи

  1.Тепловые преобразователи. Терморезистивные преобразователи. Термоэлектрические преобразователи.

  2.Электронные преобразователи. Механотроны.

  3.Электрохимические преобразователи:

Кондуктометрические преобразователи; Гальванические преобразователи; Кулонометрические преобразователи.

  4.Преобразователи ионизирующего излучения. Источники и приемники ионизирующего излучения. Область применения этих преобразователей.

Контролируемые компетенции: ОПК-4, ПК-3, ПК-5.

.

  “  ‘ 

  Темы рефератов по дисциплине “Измерительные преобразователи” 

Номер темы реферата	Темы рефератов	Раздел, тема лекционного курса
1	Основные статические и динамические характеристики измерительных преобразователей.	Раздел 1. Темы 1.1., 1.2., 1.3.
2	Современные датчики силы.	Раздел 2. Тема 2.1.
3	Современные весоизмерительные устройства.	Раздел 2. Темы 2.1., 2.2.
4	Современные преобразователи крутящего момента (торсиометры).	Раздел 2. Темы 2.1., 2.2.
5	Современные датчики давления.	Раздел 2. Темы 2.1., 2.2.
6	Современные тензорезистивные измерительные преобразователи.	Раздел 2. Тема 2.2.
7	Современные электростатические (емкостные) преобразователи.	Раздел 3. Тема 3.1.
8	Современные пьезоэлектрические измерительные преобразователи.	Раздел 3. Тема 3.2.
9	Современные индуктивные преобразователи линейных размеров и перемещений.	Раздел 4. Тема 4.1.
10	Современные трансформаторные преобразователи.	Раздел 4. Тема 4.2.
11	Трансформаторные преобразователи с распределенными электрическими и магнитными параметрами.	Раздел 4. Тема 4.2.
12	Магнитоупругие и магнитоанизатропные преобразователи.	Раздел 5. Тема 5.1.
13	Магнитомодуляционные преобразователи.	Раздел 5. Тема 5.2.
14	Принципы построения индукционных преобразователей. Примеры.	Раздел 6. Тема 6.1.
15	Современные индукционные преобразователи расхода жидкости.	Раздел 6. Тема 6.1.
16	Преобразователи Холла, области их применения.	Раздел 6. Тема 6.2.
17	Вихретоковые преобразователи, принцип действия и области применения.	Раздел 6. Тема 6.3.
18	Современные полупроводниковые источники света.	Раздел 7. Тема 7.1.
19	Современные полупроводниковые лазеры, принцип действия, области применения.	Раздел 7. Тема 7.1.
20	Волоконнооптические измерительные преобразователи.	Раздел 7. Тема 7.2.
21	Современные датчики температуры.	Раздел 8. Тема 8.1.
22	Современные преобразователи ионизирующего изучения.	Раздел 8. Тема 8.2.
23	Преобразователи на поверхностных акустических волнах (ПАВ).	Раздел 3. Тема 3.2.
24	Современные приборы для измерения рН параметра.	Раздел 8. Тема 8.2.
25	Современные акселерометры.	Раздел 2. Тема 2.1.
26	Современные люксметры.	Раздел 7. Тема 7.1.
27	Измерительные преобразователи на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР).	Раздел 7. Тема 7.2.
28	Измерительные преобразователи на основе эффекта Джозефсона.	Раздел 7. Тема 7.2.
29	Современные радиочастотные измерительные приборы.	Раздел 7. Тема 7.1.
30	Нанотехнологии в конструкциях современных датчиков.	Раздел 7. Тема 7.2.

  Составитель