Современные методы и средства формирования измерительных сигналов (290,00 руб.)

Стр.2

Стр.357

Стр.358

Стр.359

УДК 658.51.012.011.56(075) ББК 32.965я7 К89 Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Ю. К. Евдокимов д-р техн. наук, проф. К. Х. Гильфанов К89 Кузьмин В. В. Современные методы и средства формирования измерительных сигналов : учебное пособие / В. В. Кузьмин, Р. К. Нургалиев, А. А. Рыжова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – 2-е изд., доп. и перераб. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 360 с. ISBN 978-5-7882-2922-5 Во второе издание (первое вышло в 2017 г.) внесен ряд дополнений и исправлений. В частности, дополнены и исправлены разделы и главы, в которых рассматриваются физические принципы преобразования различных технологических параметров в стандартные сигналы связи, технические структуры и области практического применения. Дополнительно представлена информация о способах метрологического обеспечения значительного числа типов современных средств формирования измерительных сигналов различного формата. Предназначено для бакалавров и магистрантов направлений подготовки 27.03.04 «Управление в технических системах», 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» и 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника». Подготовлено на кафедре систем автоматизации и управления технологическими процессами. УДК 658.51.012.011.56(075) ББК 32.965я7 ISBN 978-5-7882-2922-5 © Кузьмин В. В., Нургалиев Р. К., Рыжова А. А., 2020 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2020 356

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ......................................................................................... 3 ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 4 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКОВ .............................. 6 2. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ .............................................................................................. 26 3. УСТРОЙСТВА ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ СВЯЗИ ............................................ 35 3.1. Преобразователи пассивного типа ................................................... 35 3.1.1. Резистивные преобразователи ..................................................... 35 3.1.2. Емкостные преобразователи ........................................................ 57 3.1.3. Индуктивные преобразователи .................................................... 65 3.2. Преобразователи активного типа ..................................................... 73 3.2.1. Трансформаторные преобразователи ......................................... 73 3.2.2. Магнитоупругие преобразователи ............................................... 78 3.2.3. Индукционные преобразователи ................................................... 81 3.2.4. Термоэлектрические преобразователи ........................................ 86 3.2.5. Пьезоэлектрические преобразователи ........................................ 95 4. КОНТАКТНЫЕ И БЕСКОНТАКТНЫЕ СРЕДСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ .............................................. 105 4.1. Датчики, основанные на эффекте теплового расширения термометрических веществ ................................................................... 107 4.2. Датчики на основе терморезистивных преобразователей ........... 109 4.3. Датчики на основе термоэлектрических преобразователей ........ 115 4.4. Особенности измерения температуры контактными методами .................................................................................................. 122 4.5. Диодные преобразователи температуры ....................................... 123 4.6. Оптические, радиационные и цветовые пирометры .................... 124 4.7. Тепловизоры .................................................................................... 129 5. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ......................................... 132 5.1. Датчики давления со встроенными унифицированными передающими преобразователями ........................................................ 135 5.2. Датчики давления с прямым преобразованием деформации упругих чувствительных элементов в электрические сигналы ......... 140 5.2.1. Потенциометрические (реостатные) датчики ....................... 140 5.2.2. Индуктивные датчики ................................................................. 141 357

Стр.357

5.2.3. Емкостные датчики .................................................................... 144 5.2.4. Тензорезистивные (пьезорезистивные) датчики ...................... 147 5.2.5. Частотно-резонансные датчики ............................................... 151 5.2.6. Оптоэлектронный датчик .......................................................... 155 5.2.7. Условия правильного выбора и эксплуатации средств измерения давления ................................................................................ 157 6. СРЕДСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ О РАСХОДЕ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД ........................................................................................................ 159 6.1. Средства, основанные на методе переменного перепада давления (РППД) .................................................................................... 160 6.1.1. РППД с сужающими устройствами ......................................... 160 6.1.2. РППД с напорными трубками .................................................... 170 6.1.3. РППД с центробежными преобразователями ......................... 176 6.2. Средства, основанные на использовании критического режима истечения рабочего тела .......................................................... 178 6.3. Массовые кориолисовы расходомеры ........................................... 180 6.4. Вихревые расходомеры ................................................................... 183 6.5. Электромагнитные расходомеры ................................................... 191 6.6. Акустические (ультразвуковые) расходомеры ............................. 200 6.7. Тахометрические (ротационные) расходомеры и счетчики ........ 211 7. СРЕДСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УРОВНЕЙ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ............................................................. 220 7.1. Датчики на основе поплавковых и буйковых преобразователей .................................................................................... 220 7.2. Датчики, основанные на гидростатическом методе измерения ................................................................................................ 223 7.3. Датчики на основе емкостных преобразователей ........................ 224 7.4. Датчики на основе кондуктометрических преобразователей ..... 230 7.5. Датчики акустического (ультразвукового) типа .......................... 231 8. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА И СОСТАВА ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ ............... 239 8.1. Средства измерения вязкости ......................................................... 239 8.2. Капиллярные вискозиметры ........................................................... 240 8.3. Вискозиметры с падающим шариком ........................................... 244 8.4. Вискозиметры ротационного типа ................................................. 245 8.5. Вибрационные вискозиметры ........................................................ 248 358

Стр.358

9. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВ ............................................................................................... 252 9.1. Весовые (пикнометрические) и поплавковые (ареометрические) плотномеры ............................................................ 253 9.2. Гидростатические плотномеры ...................................................... 256 9.3. Гидрогазодинамические плотномеры ........................................... 258 9.4. Датчики плотности вибрационного типа ...................................... 261 9.5. Ультразвуковые плотномеры ......................................................... 267 10. ХРОМАТОГРАФИЯ ........................................................................ 272 11. СРЕДСТВА ОПЕРАТИВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СРЕД ......... 295 11.1. Диэлькометрические влагомеры .................................................. 295 11.2. Оптические влагомеры ................................................................. 296 11.3. Микроволновые влагомер ............................................................ 298 11.4. Анализаторы точки росы .............................................................. 302 11.5. Кулонометрические влагомеры ................................................... 305 11.6. Емкостные анализаторы на основе Al2O3 или SiO2 .................... 308 11.7. Влагомеры, построенные на основе пьезокристалла (пьезосорбционные гигрометры) .......................................................... 310 12. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, ДАВЛЕНИЯ, РАСХОДА И УРОВНЯ .............................................................................................. 314 12.1. Метрологическое обеспечение средств измерения температуры ............................................................................................ 318 12.2. Метрологическое обеспечение датчиков давления ................... 326 12.3. Метрологическое обеспечение средств измерения расхода жидких и газообразных сред ................................................................. 329 12.4 Метрологическое обеспечение средств измерения уровня жидкостей................................................................................................339 СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ......................................... 345 ПРИЛОЖЕНИЕ ...................................................................................... 351

Стр.359