Электроемкостный измеритель перемещения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт        ИНК

Направление подготовки Приборостроение

Кафедра        ФМПК

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине         Физические основы получения информации

на тему                  Электроемкостный измеритель перемещения.

Выполнил студент гр.        1Б5В                                ____________        Шемякин В.П.

группа                                        (Подпись)                (ФИО)

Дата сдачи пояснительной записки преподавателю                29        февраля        2018г.

Руководитель                                          профессор кафедры ФМПК _        Гольдштейн А.Е.

                                          (Ученая степень, ученое звание, должность)          (Ф.И.О.)

_____________________                ________________________________

        (Оценка руководителя)                              (Подпись)

_____        _____________ 20__г.

(Дата проверки)

Курсовую работу студент                        Шемякин В.П. _                выполнил и защитил

                                                (ФИО)

                                                                с оценкой ______________.

Члены комиссии:          ________________________

                 ________________________

                 ________________________

_____        _____________ 20__г.

(дата защиты).

Томск-2018

Оглавление

Техническое задание.        3

1.Краткий обзор ИП………………………………………………………4

1.1Вихретоковые датчики перемещения        4

1.2 Акустические датчики перемещения        6

1.3 Радиоволновой датчик уровня        7

1.4Оптические датчики перемещения        8

1.5Индуктивные датчики перемещения        9

1.6        Потенциометрические датчики перемещения        10

2. Физические основы электроемкостного измерительного преобразования.        11

2.1. Основные понятия.        11

2.2. Принцип работы емкостного преобразователя перемещений на основе емкостных эффектов.        12

2.3. Достоинства емкостных ИП:        15

2.4. Недостатки емкостных ИП:        15

2.5. Примеры практического применения для решения подобных задач        16

                    2.5.1 Емкостные датчики расстояния и перемещения         16

            2.5.2 Цилиндрические датчики бесконтактного типа.         18

3. Разновидности конструкций первичных измерительных преобразователей        19

4. Теоретическое и экспериментальное определение функций прямого и обратного преобразования        25

5.Структурная схема измерительного прибора и описание его работы по структурной схеме.        31

6.Анализ основных источников погрешности измерений.        34

7.Список использованной литературы:        35

Техническое задание.

Тема проекта:

Электроемкостный измеритель перемещения.

Основные метрологические требования к проектируемому устройству:

Род измеряемой величины: линейное перемещение электропроводящего объекта.

Материал объекта измерения: металл.

Диапазон изменения измеряемой величины, мм: 0…40.

Максимально допустимая относительная погрешность измерения:±3%.

1. Краткий обзор измерительных преобразователей.

По принципу действия датчики перемещения могут быть [6]:

• Емкостными
• Вихретоковыми
• Ультразвуковыми
• Радиоволновой
• Оптическими
• Индуктивными
• Потенциометрическими

1.1Вихретоковые датчики перемещения

Датчики данного типа содержат генератор магнитного поля и регистратор, с помощью которого определяется величина индукции вторичных магнитных полей. Вблизи интересующего объекта генератор создаёт магнитное поле, которое, пронизывая материал объекта, порождает в его объёме вихревые токи (токи Фуко), которые, в свою очередь, создают вторичное магнитное поле (Рисунок        1). Параметры вторичного поля определяются регистратором, и на их основании вычисляется расстояние до объекта, так как чем объект ближе, тем больший магнитный поток будет пронизывать его объём, что усилит вихревые токи и индукцию вторичного магнитного поля. Подобный принцип используется и в вихретоковых дефектоскопах, однако, там на параметры вторичного магнитного поля влияет не расстояние до объекта, а наличие в его внутренней структуре скрытых несовершенств. Метод является бесконтактным, однако может применяться только для металлических тел.