Емкостные датчики давления

За последние годы в технике измерения и регулирования параметров различных процессов в самостоятельную отрасль выделилось изготовление и применение датчиков. По определению одного из основоположников современной отечественной техники измерения физических величин А. М.Туричина (1966 г.) к датчикам относятся все основные узлы электронной схемы для измерения неэлектрических величин, расположенные непосредственно у объекта. Необходимость преобразования измеряемой неэлектрической величины в адекватный ей электрический сигнал послужила позднее основанием для введения термина «измерительный преобразователь», рекомендованного государственной системой обеспечения единства измерений вместо термина «датчик». Но в данной работе оставим именно термин «датчик» для исключения недопонимания. Отрасль применения датчиков, постоянно развиваясь, служит основой создания разнообразных вариантов систем автоматического регулирования. Такое развитие обусловлено, прежде всего, гигантским прогрессом микроэлектроники.

---

Если вам нужна докторская диссертация на заказ в Красноярске переходите на сайт Work5.

---

. Широкий спектр применений микро-ЭВМ в бытовой: технике, автомобилестроении и других отраслях промышленности все в большей мере требует недорогих датчиков, выпускаемых крупными сериями. Как следствие этого появились интересные и в то же время недорогие устройства на датчиках. А совершенствование полупроводниковой технологии позволило повысить их точность, быстродействие, надежность, долговечность, удобство сопряжения с электронными измерительными схемами. Массовый характер производства датчиков способствует снижению их цены, что также является немаловажным фактором, определяющим их внедрение в практику. Цель данной работы: в доступной и наглядной форме изложить информацию о датчиках в целом, и об ёмкостных датчиках в частности, а так же, более подробно остановиться на ёмкостных датчиках давления. Описаны физические принципы и практическое устройство широкого спектра датчиков различного назначения. Основное внимание при этом уделено их современным разновидностям на основе полупроводниковых материалов и приборов. Работа представлена следующими разделами: введение, три раздела, заключение, список источников. Для написания данной работы были поставлены следующие задачи: - изучить соответствующую литературу по выбранной теме; - определить какие типы датчиков существуют, и выделить среди них ёмкостные; - ответить на ряд вопросов: что такое ёмкостные датчики, каковы принципы их работы, где они применяются и существуют ли достоинства или недостатки. Объектом здесь является ёмкостной датчик давления. Предметом исследования являются устройство, принципы работы и другие характеристики датчиков.

До недавнего времени конструкторы относились с предубеждением к емкостным датчикам, полагая, что схемы с емкостными датчиками не обеспечивают ни достаточной точности, ни стабильности работы приборов. Считалось обязательным для получения устойчивого сигнала на выходе емкостного датчика питать его напряжением высокой частоты, достигающей сотен килогерц, а иногда даже десятков мегагерц. Наличие такой высокой частоты в свою очередь приводило к потерям в паразитных емкостях, соединительных проводах и т. п. Для того чтобы повысить амплитуду сигнала, снимаемого с емкостного датчика, и улучшить стабильность показаний, некоторые авторы разработок применяли в первом каскаде усилителя электрометрические лампы, допускающие включение сотен мегом в цепь управляющей сетки и т. д., однако все эти меры мало улучшали стабильность систем с емкостными датчиками и в то же время значительно усложняли конструкцию приборов. Проведенные в настоящее время работы показали, что причина нестабильности работы систем с емкостными датчиками лежит в неправильном подходе конструкторов к проектированию датчиков, в частности, в неправильном расположении изолирующих элементов конструкции, нестабильность свойств которых и приводит к ошибкам в работе систем. Эти трудности оказались преодолимыми, и уже созданы приборы с емкостными датчиками, обеспечивающие высокие точности и стабильность работы, выдерживающие тяжелые режимы эксплуатации. В процессе написания данной работы были рассмотрены основные характеристики приборов давления, определены сферы их применения, особенности конструкции, принципы действия и возможные технических решениях. В результате изучения литературы, сложилось мнение, что распространенность емкостных датчиков и их крайне высокая популярность основываются на весьма привлекательной цене таких устройств и долгом сроке эксплуатации даже в сложных условиях внешней среды. Все это возможно благодаря тому, что, с конструктивной точки зрения, эти измерители являются всего лишь стандартными конденсаторами, которые характеризуются несколько необычным способом их применения.

1. Абрамов А. А.Тензометрические датчики // Электроника. – 2008. –№2. – 34 – 35 с. 2. Аш Ж. с соавторами. Датчики измерительных систем, пер.под ред. А.С.Обухова, в 2-х т. М.: Мир. - 1992, с.33. 3. Бойков Н.А., Звездин П.С., Резник Л.Б. Измерение давлений при быстропротекающих процессах. - М.: Энергия, 1970. — 64 с 4. Бриндли К. Измерительные преобразователи. – М. - 1991. – 353 с. 5. Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение. – М.: Мир. - 1989. –100 с. 6. Гуртовцев А. Л. Измерение давления в автоматизированных системах // Современные технологии автоматизации. – 2001. №4. – 76-89 с. 7. Левшина Е. С. Электрические измерения физических величин. – М.: Мир - 1983. – 105 с. 8. Левшина Е. С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи): Учеб. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. -1983. - 320 с. 9. Орлов П.И. Основы конструирования, Т.2. - М. – 1972. - 515 с. 10. Туричин А. М. Электрические измерения не электрических величин, 4изд., М. — Л.,1966. 11. Фрайден. Дж. Современные датчики. Справочник. Перевод с английского Ю.А.Заболотной под редакцией Е.Л.Свинцова. – М., Техносфера. - 2005. - 588 с.