Полоцкий государственный университет

Полоцкий
государственный
университет

 

Типовые компоненты и датчики контрольно-диагностических средств: Учеб.-метод. комплекс для студ. спец. I-39 02 01 / Сост. Д.А. Довгяло. – Новополоцк: ПГУ, 2004. – 384 с.
Рассмотрены физические основы, достижения и возможности современной датчиковой аппаратуры, представлены перспективные направления ее развития. Приведены сведения о применяемых материалах, особенностях конструктивных решений, технологических аспектах производства датчиков, позволяющих проводить расчет и эффективное проектирование подобных устройств.

Довгяло Дмитрий Александрович

Дмитрий
Александрович
ДОВГЯЛО

кандидат технических наук

Занимается исследованиями датчиковой аппаратуры. Автор более 35 научных работ. Имеет 3 патента. Соавтор учебного пособия для вузов «Микроэлектронные датчики». Лауреат республиканского конкурса молодых изобретателей и рационализаторов.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА
Модуль 1
Модуль 2
Модуль 3
Модуль 4
Модуль 5
Модуль 6
Модуль 7
Модуль 8
Модуль 9
Модуль 10

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ДАТЧИКОВОЙ АППАРАТУРЫ
1.1. Понятие «датчик». Классификация датчиков
1.2. Характеристики датчиков
1.2.1. Порог чувствительности
1.2.2. Предел преобразования
1.2.3. Метрологические характеристики
1.2.4. Надежность
1.2.5. Эксплуатационные характеристики
1.3. Метрологическое обеспечение датчиков
1.4. Принципы выбора датчиков
ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ДАТЧИКАХ
2.1. Реостатные преобразователи
2.2. Индуктивные и трансформаторные преобразователи
2.3. Струнные и стержневые преобразователи
2.4. Ультразвуковые преобразователи
2.5. Индукционные преобразователи
2.6. Термоэлектрические преобразователи
2.7. Пьезоэлектрические преобразователи
2.7.1.Уравнение пьезоэффекта
2.7.2. Уравнения ПЭП
2.7.3. Электрические схемы подключения ПЭП
2.7.4. Конструкции ПЭП
2.7.5. Повышение помехоустойчивости ПЭП
2.7.6. Оценка чувствительности ПЭП
2.7.7. Пьезоэлектрический преобразователь с использованием обратного эффекта
2.8. Преобразователи с устройствами пространственного кодирования
2.8.1. Контактные преобразователи «угол-код»
2.8.1.1. Барабанные контактные преобразователи
2.8.1.2. Дисковые преобразователи
2.8.2. Фотоэлектрические преобразователи
2.8.3 Электромагнитные преобразователи «угол-код»
2.9. Гироскопические приборы и устройства
2.9.1. Трехстепенные гироскопы
2.9.1.1. Общие сведения
2.9.1.2. Свободный гироскоп с одним датчиком угла
2.9.1.3. Блок свободных гироскопов
2.9.1.4. Гироскоп трехстепенной управляющий
2.9.1.5. Гироскоп поплавковый астатический
2.9.1.6. Вибрационный гироскоп
2.9.2. Двухстепенные гироскопы
2.9.2.1. Двухстепенной скоростной гироскоп
2.9.2.2. Скоростной гироскоп с электрической пружиной
2.9.2.3. Поплавковый гироскоп
ГЛАВА 3. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ
3.1. Взаимодействие оптического излучения с оптическими средами
3.1.1. Основные требования к приемникам волоконно-оптического излучения
3.1.2. Материалы волоконно-оптических элементов
3.1.3. Взаимодействие оптического излучения с полупроводниками
3.1.3.1.Поглощение излучения полупроводниками
3.1.3.2. Собственное поглощение
3.1.3.3. Примесное поглощение излучения
3.2. Принципы преобразования в волоконно-оптических датчиках физических величин
3.3. Амплитудные ВОД (ВОД с модуляцией интенсивности)
3.4. Волоконно-оптические датчики поляризационного типа
3.5. Волоконно-оптические датчики на основе микромеханических резонаторов, возбуждаемых светом
3.6. Характеристики микрорезонаторных ВОД физических величин
3.7. Оптическое мультиплексирование ВОД физических величин
3.8. Волоконно-оптические гироскопы
3.8.1. Принцип действия ВОГ
3.8.2. Принципиальная схема ВОГ
3.8.3. Чувствительность ВОГ
3.8.4. Волоконно-оптический гироскоп с эрбиевым источником
3.9. Оптические элементы, используемые в волоконно-оптических датчиках
3.9.1. Входные окна
3.9.2. Световоды
3.9.3. Оптические фильтры
3.9.4. Иммерсионные линзы
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ
4.1. Задачи измерения давления
4.2. Принципы построения аналоговых и дискретных датчиков давления
4.3. Воздействие влияющих факторов на датчики давления
4.4. Динамические погрешности при измерении переменных давлений
4.5. Особенности эксплуатации и монтажа датчиков давления
ГЛАВА 5. ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ
5.1. Физические основы температурных измерений
5.2. Погрешности температурных измерений контактными датчиками
5.3. Основные задачи измерений тепловых потоков
5.4. Классификация датчиков теплового потока
5.5. Физические модели «тепловых» датчиков теплового потока
5.5.1. Тонкопленочные датчики
5.5.2. Калориметрические датчики
5.5.3. Градиентные датчики
5.5.3.1. Датчик с продольным градиентом
5.5.3.2. Датчики с поперечным градиентом температур
5.6. Бесконтактные измерители температуры
5.7. Тепловые фотоприемники
5.8. Применение пироэлектриков
ГЛАВА 6. КОМПОНЕНТЫ И ДАТЧИКИ, УПРАВЛЯЕМЫЕ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
6.1. Магнитоупругие преобразователи
6.1.1. Принцип действия и конструкция магнитоупругого преобразователя
6.1.2. Схемы включения магнитоупругих преобразователей
6.1.3. Погрешность магнитоупругих преобразователей
6.1.4. Магнитоупругий датчик измерения силы
6.2. Гальваномагниторекомбинационные преобразователи
6.3. Датчики Виганда
ГЛАВА 7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ, ХИМИЧЕСКИХ, МЕДИЦИНСКИХ ДАТЧИКОВ
7.1. Биосенсоры
7.1.1. Применение биосенсоров
7.1.2. Биосенсоры на основе бактерий, микроорганизмов и биологических тканей
7.1.3. Проблемы и перспективы развития
7.2. Датчики газового состава
7.2.1. Электродные реакции
7.2.2. Электрохимические методы анализа
7.2.2.1. Кондуктометрия
7.2.2.2. Потенциометрия
7.2.2.3. Вольтамперометрия
7.2.2.4. Амперометрия
7.2.2.5. Кулонометрия
7.2.3. Электрохимические датчики
7.2.3.1. Электрические датчики
7.2.3.2. Оптические датчики
7.3. Химические измерения
7.3.1. Кислотность
7.3.2. Окислительно-восстановительный потенциал
7.3.3. Преобразователи для измерения концентрации специфических ионов
7.3.4. Проводимость
7.3.5. Электрометрический газовый анализ
7.3.6. Резистивный газовый анализ
7.4. Медицинские датчики
ГЛАВА 8 «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ» ДАТЧИКИ
8.1. Особенности «интеллектуальных» датчиков физических величин
8.2. Функциональные возможности и требования, предъявляемые к «интеллектуальным» датчикам
8.3. Микропроцессорные модули для интеллектуальной обработки информации
8.4. Измерительный канал «интеллектуальных» датчиков
8.5. Основные критерии выбора микроконтроллера
8.6. Универсальный интерфейс преобразователя
8.7 Стандартизация интерфейсов «интеллектуальных» датчиков (семейство IEEE Р 1451)
8.8. Коррекция ошибок в «интеллектуальных» датчиках
8.9. Перспективы разработки и производства изделий интеллектуальной микросенсорики в Республике Беларусь
8.10. Примеры «интеллектуализации» датчиков
8.10.1. Датчик давления
8.10.2. Датчик объема
8.10.3. Датчик удара
8.10.4. Датчик плотности
8.10.4.1. Принцип действия
8.10.4.2. Особенности и преимущества
8.10.4.3. Точность
8.10.4.4. Надежность
8.10.4.5. Характеристика передачи информации
ГЛАВА 9. СОПРЯЖЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРОЙ
9.1. Схемы соединений измерительных преобразователей
9.2. Температурная компенсация тензометров
9.3. Температурная компенсация с помощью мостовых схем
9.4. Установка тензометров
9.5. Шумы
9.6. Защитные кольца
9.7. Случайные шумы
9.8. Коэффициент шума
ГЛАВА 10. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛНЕНИЯ И ИСПЫТАНИЙ ДАТЧИКОВ
10.1. Исполнение в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды
10.2. Исполнение в зависимости от степени защиты от воздействия твердых тел (пыли) и пресной воды
10.3. Исполнение в зависимости от устойчивости к воздействию синусоидальной вибрации
10.4. Надежность датчиков
10.4.1. Термоциклирование включенного прибора под переменным давлением
10.4.2. Воздействие высокой влажности, высокой температуры на включенный датчик
10.4.3. Механический удар
10.4.4. Воздействие вибрации с переменной частотой
10.4.5. Воздействие экстремальных температур в условиях хранения
10.4.6. Термоциклирование
10.4.7. Термический удар
10.4.8. Воздействие соляным туманом

ЛИТЕРАТУРА