METODA POMIARU

NARZĘDZIE POMIAROWE

ODTWARZANIEMEZURANDU

XM M*N

ZV

Mezurand M

Stała (przyrządu)

RozdzielczośćSelektywność

Zakres pomiarowy

Mmin Mmax

Xmin Xmax

Powtarzalność

Czułość S = N/X

Procedura pomiarowa

dX

dNS

OBIEKT

CZ UP

PROFIBUSS

HART

4-20 mA

8888

UKŁADYAUTOMA-

TYKI

UKŁADYAKWIZYCJI

DANYCH

CZUJNIKI

Generacyjne

Parametryczne

Częstotliwościowe

Kodowe

u, i, q,

R, C, L, M

f, T

KOD

Elementy odkształcalne rurkoweElementy odkształcalne rurkowe

JednorodnaJednorodna BourdonaBourdonaZ wewnętrznymZ wewnętrznymtrzpieniemtrzpieniem

AsymetrycznaAsymetryczna

Elementy odkształcalne mieszkoweElementy odkształcalne mieszkowe

IndukcyjnościoweIndukcyjnościoweczujniki ciśnieńczujniki ciśnień

Tensometryczny czujnik ciśnienia Tensometryczny czujnik ciśnienia - z - z mechanicznym elementem przeniesienia siły mechanicznym elementem przeniesienia siły

pp

Tensometryczny czujnik ciśnieńTensometryczny czujnik ciśnieńrurowyrurowy

pp

Mikromechanika Krzemowa

MEMS

KrzemWspółczynnik poissona – taki jak dla staliWytrzymałość – 2,5 raza wiekszaBrak histerezy mechanicznejDuża przewodność cieplna

WYTWORZENIE MEMBRANYKRZEMOWEJ

I etap UTLENIANIE

SiSiO2

WYTWORZENIE MEMBRANYKRZEMOWEJ

II etap DOMIESZKOWANIE BOREM

Si

BOR

SiO2

WYTWORZENIE MEMBRANYKRZEMOWEJ

III etap FOTOLITOGRAFIA

SiO2

Maska

Fotoresist

Si

IV etap TRAWIENIE KRZEMU

WYTWORZENIE MEMBRANYKRZEMOWEJ

Si

WYTWORZENIE MEMBRANYKRZEMOWEJ

V etap TRAWIENIE SiO I UTLENIANIE2

Si

SiO2

Si

warstwap+

FOSFOR

WYTWORZENIE STRUKTURYCZUJNIKA

SiO2

Si

warstwap+

SiO2PIEZOREZYSTOR

WYTWORZENIE STRUKTURYCZUJNIKA

Czujniki piezorezystywne ciśnienia oparte sąna pomiarze naprężeń proporcjonalnych do

różnicy ciśnień występujących po obu stronach membrany.

Naprężenia mierzone są przy pomocy piezorezystorów

(rezystorów dyfuzyjnych wykonanych w membranie). Efekt piezorezystywny jest

silnie anizotropowy i mocno zależy od orientacji krystalograficznej.

<111>

<001>

<010>

<011>

<110>

<110>

Płaszczyzna <100>

<001> <111>

<110>

c)

x

z

y(100)

x

z

y

(110) x

z

y

(111)

ANIZOTROPIA CZUŁOŚCI PIEZOREZYSTORÓW

STRUKTURA CZUJNIKAUKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW

1 mm

PIEZOREZYSTORY

UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW

R1 R3

R2R4

UZ

PODŁOŻE SZKLANE

Si

CIŚNIENIE NIŻSZE

Si CIŚNIENIE WYŻSZE

Si

ZINTEGROWANY CZUJNIK CIŚNIENIA

PODŁOŻE SZKLANE

STRUKTURA TRANZYSTORABIPOLARNEGO

K E B

STRUKTURA CZUJNIKA

CZUJNIKPOJEMNOŚCIOWY

PODŁOŻE SZKLANE

MEMBRANAELEKTRODY

Si

AA

Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my KleberKleber

absolutnyabsolutny względnywzględny

Różnicowy, Różnicowy, medium medium doprowadzone doprowadzone dwustronniedwustronnie

Względny, Względny, medium medium doprowadzone doprowadzone jednostronniejednostronnie

Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my KleberKleber

Nowe możliwości softweroweNowe możliwości softwerowe

Wyświetlacze typu LCD, sygnały ostrzegawecze

kompatybilne ze standardem NAMUR i możliwość

nastawienia granic przekroczenia zakresu..

Obudowa elektronikiObudowa elektronikiKompatybilna ze standardemKompatybilna ze standardemFieldbus, pozostawia dużo Fieldbus, pozostawia dużo miejsca na przewodymiejsca na przewody

Moduł z czujnikiemSpawana metalowa obudowa

Płytka z elektronikąMa obudowaną

konstrukcję typu plug-in i ulepszone

zamocowanie

Przetwornik ciśnienia 3051Przetwornik ciśnienia 3051

Przyłącze procesowePrzyłącze procesowe

Listwa zaciskowaListwa zaciskowa

Zawiera trzy zaciski Zawiera trzy zaciski w zwartej konstrukcji w zwartej konstrukcji typu plug-in typu plug-in

Przyciski do nastawienia zera i zakresuPrzyciski do nastawienia zera i zakresuBardzo prosta obsługaBardzo prosta obsługa

Półprzewodnikowe czujniki przyśpieszenia

Mechaniczny czujnik przyśpieszenia typu ball in tube

Zawieszenie rozciągane

Zawieszenie zginane

Elektryczny czujnik przyśpieszenia typu ADXL produkcji Analog Devices w

technologii MEMS

Miejsca zamocowania

Budowa wewnętrzna sterownika systemu SRS

1 – czujnik przyspieszeń2 – włącznik bezpieczeństwa3 – układ podtrzymania napięcia zasilającego (awaryjnego)4 – układ ASIC5 - mikrokontroler

Koncepcja nowoczesnego systemu poduszek powietrznych firmy Bosch

Detekcja dachowania- Bosch

Charakterystyki napełniania poduszki o

ładunku dwustopniowym - a,

i o dwóch ładunkach – b

Czujniki temperatury

Rezystancyjne czujniki temperatury

metalowe półprzewodnikowe

termistory monokryst. KTY

PTC NTC

RTD SPRT

Współczynnik temperaturowyWspółczynnik temperaturowyrezystancji rezystancji

Względny przyrost rezystancjiWzględny przyrost rezystancjiprzy zmianie temperatury o 1Kprzy zmianie temperatury o 1K

(lub o 1 (lub o 1 C) w zakresie 0 C) w zakresie 0 C do 100 C do 100 CC

100

11 0100

00

RR

Rt

R

R

Europa =0,385 USA =0,392 Np. Dla platyny

Właściwości termometrów metalowychWłaściwości termometrów metalowych

Materiał : Materiał : platynaplatyna (Pt100)(Pt100) (Pt 1000)(Pt 1000) (Pt 500)(Pt 500)

Ni, Ni, (Cu)(Cu)

Zakres pomiarowy: Zakres pomiarowy: platyna: (- 220 do 850)platyna: (- 220 do 850)C C nikiel : ( - 50 do 150) nikiel : ( - 50 do 150) C C

-200 200 400 600 800 C

C

2

-2

-4

4

0

Klasa B

Klasa A

Niepewność Niepewność czujnika czujnika związana z związana z jego klasą wgjego klasą wgIEC 751IEC 751PN-EN-60751PN-EN-60751

Termometry rezystancyjne Termometry rezystancyjne metalowemetalowe

NTC NTC

= - = - BB//TT22

Współczynnik temperaturowy Współczynnik temperaturowy rezystancji termistorów rezystancji termistorów

B - Stała materiałowa, 2000 do 4000 KB - Stała materiałowa, 2000 do 4000 K

298

B

T

B

25T

B

0 eReRR

R

R25 t

25

D

R

- - rezystywność, rezystywność, =ok. 7 =ok. 7 cm cm DD - średnica styku - średnica styku

Termometry KTYTermometry KTYStyki poli -Si o średnicy ok. 20 m Izolacja

SiO2

ok. 0.5 mm

Krzem

Metalizacja strony spodniej

Obszary domieszkowane typu n

Czujnik diodowy

U

ID

ΔU

ID2ID1

nkT

qU

,S

G

eTkI 511

2

1

D

D

I

Iln

q

kTnU

S

SD

I

IIln

q

kTnU

Czujniki termoelektryczneCzujniki termoelektryczne

Zasada działania:Zasada działania:

Powstawanie siły termoelektrycznej przy istnieniuPowstawanie siły termoelektrycznej przy istnieniu gradientu temperatury wzdłuż przewodnikagradientu temperatury wzdłuż przewodnika

UUtete = = TT

Mat A

Mat B Mat B

Mat A

złącze ciepłezłącze ciepłezłącze zimnezłącze zimne

Właściwości termometrów termoelektrycznychWłaściwości termometrów termoelektrycznychTermopary „szlachetne“Termopary „szlachetne“

Typ i materiał: Typ i materiał:

S: PtRh10 - PtS: PtRh10 - PtR: PtRh13 - PtR: PtRh13 - PtB: PtRh30 - PtB: PtRh30 - Pt

Zakresy Zakresy pomiarowe: pomiarowe:

S i R -50 S i R -50 C - 1600 C - 1600 C dorywczo 1760 C dorywczo 1760 C C STE -0,23 - 21 mV, STE -0,23 - 21 mV, B +100 B +100 C - 1600 C - 1600 C dorywczo 1800 C dorywczo 1800 CCSTE do 13,8 mVSTE do 13,8 mV

MateriałMateriał •WRe5- WRe26 WRe5- WRe26

Termopara wysokotemperaturowaTermopara wysokotemperaturowa

Zakres pomiarowy: Zakres pomiarowy: 0-2400 (2700)0-2400 (2700) C, STE 40,7 mV C, STE 40,7 mV

Właściwości termometrów termoelektrycznychWłaściwości termometrów termoelektrycznych

Materiał: Materiał: T: + miedź (Cu) — konstantan (Cu+Ni),T: + miedź (Cu) — konstantan (Cu+Ni),J: + żelazo (Fe) — konstantan (Cu+Ni),J: + żelazo (Fe) — konstantan (Cu+Ni),K: + chromel (Ni+Cr) —alumel (Ni+Al)K: + chromel (Ni+Cr) —alumel (Ni+Al)N: + (Ni + Cr + Si) — (Ni+ Si)N: + (Ni + Cr + Si) — (Ni+ Si)

Zakresy Zakresy pomiarowe: pomiarowe:

T: (-270 do 400) T: (-270 do 400) C,C,J: (-210 do 12O0) J: (-210 do 12O0) C,C,K: (-270 do 1250) K: (-270 do 1250) C,C,N: (-270 do 1300) N: (-270 do 1300) C C

Wykonanie Wykonanie • czujniki zanurzeniowe czujniki zanurzeniowe • czujniki temperatury powierzchniczujniki temperatury powierzchni

Średnica drutu: Średnica drutu: (0,4 do 4) mm(0,4 do 4) mm

STESTE: (-6 do 20) mV, : (-6 do 20) mV, STESTE: (-8,1 do 69,5) mV,: (-8,1 do 69,5) mV,STESTE: (-6,5 do 50,6) mV,: (-6,5 do 50,6) mV,STE: (-4,3 do 47,5) mVSTE: (-4,3 do 47,5) mV

Wykonania termometrów Wykonania termometrów termoelektrycznychtermoelektrycznych

Wykonania termometrów Wykonania termometrów termoelektrycznychtermoelektrycznych

Wykonania termometrów Wykonania termometrów termoelektrycznychtermoelektrycznych