METODA POMIARU
description
Transcript of METODA POMIARU
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