Міністерство освіти Республіки Білорусь
Установа освіти
«Білоруський державний університет
інформатики і радіоелектроніки »
Контрольна робота № 1
по первинних вимірювальних перетворювачів в системах безпеки
2008
Контрольна робота № 1
Питання:
1) Датчики тиску. Конструкція, схема включення, застосування.
2) Структура первинних перетворювачів. Радіохвильові сповіщувачі охорони периметрів.
Введення:
Світ датчиків надзвичайно різноманітний: велика кількість вимірюваних фізичних величин або параметрів досліджуваного об'єкта; різноманітність фізичних залежностей, використовуваних для вимірювальних перетворювачів, розмаїтість сучасних об'єктів вимірювання, які зумовлюють специфіку вимог до датчиків і вимірюваннями в цілому (ракетно-космічна техніка, авіація, суднобудування, енергетика, атомна техніка й т.д. ракетно-космічна техніка. об'єктів вимірювання, які зумовлюють специфіку вимог до датчікамров досліджуваного об'єкта; разнообр).
Прагнення отримати більше інформації від датчика (підвищити його точність вище доцільних меж) неминуче веде або до його надзвичайної вразливості і в результаті - непрацездатності, або до такого місцевим зростання ентропії, що буде порушений сам досліджуваний процес. Тому при проектуванні датчиків стосовно конкретної вимірювальної задачі або при виборі датчика з числа існуючих повинно бути досягнуто оптимальне співвідношення між метрологічними та надійностних характеристиками датчика для даних умов вимірювань.
Сигнал від датчиків потрапляє на пристрої обробки інформації, після яких набуває зручну для оператора форму, за якою можна судити про той чи інший параметрі досліджуваного об'єкта.
В останні 10-15 років пристрої обробки інформації розвиваються досить інтенсивно. Перш за все, це пов'язано з величезними успіхами мікроелектроніки, радіотехніки, ЕОМ.
1) Тиск є однією з основних величин, пов'язаних з описом поведінки рідких і газоподібних середовищ. Одна лише енергетика споживає більшу частину випускаються промисловістю датчиків тиску. У гідравлічних, теплових, ядерних та інших енергетичних установках необхідний безперервний контроль за тиском для забезпечення нормального режиму роботи, усунення ризику розриву стінок судин і трубопроводів та виникнення аварійних ситуацій.
Датчик - це пристрій, що сприймає зовнішні впливи і реагує на них зміною сигналів. Призначення датчиків - реакція на певну зовнішню фізичний вплив і перетворення його в електричний сигнал, сумісний з вимірювальними схемами.
У системах контролю технологічних процесів датчики тиску дають інформацію про тиск стисненого повітря, газу, пари, масла та інших рідин, що забезпечують належне функціонування машин, механізмів і систем і перебіг контрольованих процесів.
Тиск - це фізична величина, що характеризує вплив зусилля на одиницю площі поверхні тіла або умовно виділену всередині тіла елементарну площадку. Оцінювати величину тиску можна як в абсолютних, по відношенню до вакууму, так і у відносних, по відношенню до атмосферного тиску, одиницях; крім того, результат вимірювання може бути різницею двох довільних величин - двох різних тисків. Вимірювання тиску може проводитися в різних середовищах, фізичні і хімічні характеристики яких вельми різноманітні.
Всі матеріали можна розділити на тверді і рідкі середовища. Під терміном рідке середовище розуміється все, що здатне текти. При зміні тиску рідини перетворюються на гази і навпаки. Тиск має механічну природу, і тому для його опису можна використовувати основні фізичні величини: масу, довжину і час. Відомий факт, що тиск сильно змінюється вздовж вертикальної осі, тоді як на однаковій висоті воно постійно в усіх напрямках.
Надмірний тиск - тиск газу, що перевищує тиск навколишнього середовища. У протилежному випадку мова йде про вакуум. Тиск називають відносним, коли його вимірюють щодо тиску навколишнього середовища, і абсолютним - коли воно вимірюється по відношенню до нульового тиску. Тиск середовища може бути стаціонарним, коли рідка середовище перебуває у спокої, або динамічним, коли воно відноситься до рідин в русі.
Принцип дії будь-якого датчика тиску полягає в перетворенні тиску, випробовується чутливим елементом. У конструкцію практично всіх перетворювачів тиску входять сенсори, що володіють відомою площею поверхні, чия деформація або переміщення, що виникають внаслідок дії тиску, і визначаються в процесі вимірювань. Таким чином, багато датчики тиску реалізуються на основі детекторів переміщення або сили, причиною виникнення якої є теж переміщення.
Сучасні датчики тиску засновані на різних методах електричного перетворення вхідних параметрів. Випускаються мініатюрні тензорезисторні, п'єзорезистивних, п'єзоелектричні, ємнісні з монокристалічним пружним елементом, що використовують ефект Холла та інші датчики тиску. На світовому ринку одержали широке поширення електричні датчики з змінним магнітним опором, конденсаторні датчики зі змінною ємністю, віброчастотние перетворювачі фірми Foxboro, тензометричні датчики з використанням тонкоплівкових або напилення металевих резисторів, тензометричні перетворювачі з напівпровідниковими тензорезисторами.
Зараз одним з найбільш поширених напрямів побудови датчиків тиску є розробка інтегральних тензорезисторних перетворювачів з максимальним використанням досягнень фізики напівпровідників і мікроелектронної технології. Висока чутливість напівпровідникових тензорезисторів, застосування монокристалічних матеріалів у пружних елементах тензорезисторних перетворювачів, висока стабільність і надійність, технологічна сумісність з інтегральними мікросхемами обробки сигналу, мініатюрні розміри напівпровідникових чутливих елементів, можливість застосування групової технології виготовлення є їх основними достоїнствами. Тому напівпровідникові перетворювачі привертають до себе увагу приладобудівників у всьому світі.
У системі СІ одиницею вимірювання тиску є паскаль: 1 Па = 1 Н / м 2. Це означає, що тиск 1 паскаль одно силі, рівномірно розподіленим по поверхні площею 1 квадратний метр. Іноді в якості технічної одиниці вимірювання тиску застосовується одиниця, звана атмосфера, позначена 1 атм. Одна атмосфера цей тиск, який чинить стовп води висотою 1 метр на майданчик 1 квадратний сантиметр при температурі +4 ° С і нормальному гравітаційному прискоренні.
Для грубих оцінок можна запам'ятати ще одне співвідношення: 0.1 мм Н 2 0 створює тиск, приблизно рівне 1 Па. У промисловості застосовується інша одиниця тиску, звана торр (це назва дана на честь фізика Торрічел-ли), яка визначається як тиск, що створюється стовпчиком ртуті висотою 1 мм при 0 ° С, нормальному атмосферному тиску і нормальної гравітації. Ідеальне тиск атмосфери Землі, рівне 760 торр, називається технічною атмосферою:
1атм = 160торр = 101.325 Па.
У системі одиниць США тиск вимірюється в фунтах-сили на квадратний дюйм. Ця одиниця там позначається як рsi. Для перекладу рsi в одиниці системи СІ можна скористатися співвідношенням:
1р si = 6.89х10 3 Па = 0.0703 атм.
Принцип дії будь-якого датчика тиску полягає в перетворенні тиску, випробовується чутливим елементом, в електричний сигнал. У конструкцію практично всіх перетворювачів тиску входять сенсори, що володіють відомою площею поверхні, чия деформація або переміщення, що виникають внаслідок дії тиску.
\ / Ои
U-образний датчик тиску, заповнений ртуттю,
застосовуваний для вимірювання тиску газів.
Такий датчик зазвичай калібрується безпосередньо в торрах. На жаль, простота є практично єдиним його гідністю, тому що він має цілу низку істотних недоліків: необхідністю прецизійного вирівнювання, поганий перешкодозахищеністю від ударів і вібрацій, великими габаритами і забрудненням газу ртутними парами. Зазначимо, що такий датчик може використовуватися і в якості детектора нахилу, оскільки нульовий сигнал на його виході при відсутності зовнішнього тиску на одне з плечей трубки свідчить про строго горизонтальному його розташуванні.
Тиск, прикладена до одного з кінців трубки (наприклад, лівої), призводить до розбалансування мостовий, схеми і появи на її виході ненульового сигналу. Чим вище тиск у лівій частині трубки, тим більше опір відповідного плеча і тим менше опір протилежного. Вихідна напруга пропорційно різниці опорів Δ R у двох плечах моста, незакороченних ртуттю ділянок дроти.
Чутливі елементи, що входять до складу датчиків тиску, є механічними пристроями, деформуються під дією зовнішньої напруги. Такими пристроями можуть бути трубки Бурдона (С-образні, спіральні й закручені), гофровані та підвісні діафрагми, мембрани, сильфони та інші елементи, форма яких змінюється під дією на них тиску.
На рис. А показаний сільфон, що перетворить тиск в лінійне переміщення, яке може бути виміряна за допомогою відповідного датчика. Таким чином, сільфон виконує перший етап перетворень тиску в електричний сигнал. Він володіє відносно великою площею поверхні, що дає можливість отримувати досить істотні переміщення навіть при невеликих тисках. Жорсткість цільного металевого сильфона пропорційна модулю Юнга матеріалу і обернено пропорційна зовнішнього діаметра і кількості вигинів на ньому. Жорсткість сильфона також пов'язана кубічної залежністю з товщиною його стінок.
Рис. А
Сталевий сільфон, використовуваний
в датчиках тиску.
Рис. Б
Металева гофрована діафрагма, яка застосовується для перетворення тиску в лінійне переміщення.
На рис. Б показана діафрагма, застосовувана в анероїдних барометрах для перетворення тиску в лінійне відхилення. Діафрагма, що формує одну з стінок камери тиску, механічно пов'язана з тензодатчиків, який перетворює її відхилення в електричний сигнал. В даний час більшість датчиків тиску такого типу виготовляються з кремнієвими мебранамі, методами мікротехнологій.
До складу датчиків тиску обов'язково входять два компоненти: пластина (мембрана) і детектор, вихідний сигнал якого пропорційний прикладеній силі. Обидва ці елементи можуть бути виготовлені з кремнію. Датчик тиску з кремнієвою діафрагмою складається з самої діафрагми і вбудованих у неї дифузійним методом п'єзорезистивних перетворювачів у вигляді резисторів. Оскільки монокристалічний кремній має дуже добрі характеристики пружності, в такому датчику відсутня повзучість і гістерезис навіть при високому тиску. Коефіцієнт тензочутливості кремнію у багато разів перевищує аналогічний коефіцієнт тонкого металевого провідника. Зазвичай тензорезистори включаються за схемою моста Уїтстона. Максимальна вихідна напруга таких датчиків зазвичай становить кілька сотень мілівольт, тому на їх вихід, як правило, ставляться підсилювачі сигналів. Кремнієві резистори мають досить сильної температурної чутливістю, тому завжди при розробці датчиків на їх основі
необхідно передбачати ланцюга температурної компенсації.
Розташування пьезорезісторов на кремнієвій діафрагмі
Датчики тиску бувають трьох типів, що дозволяють вимірювати абсолютне, диференціальне і м анометріческое тиск. Абсолютний тиск, наприклад, барометричний, вимірюється щодо тиску в еталонній вакуумній камері, яка може бути як вбудованої (рис. 1А), так і зовнішньої. Диференціальне тиск, наприклад, перепад тиску в диференціальних витратомірах, вимірюється при одночасній подачі тиску з двох сторін діафрагми. Манометричний тиск вимірюється щодо деякого еталонного значення. Прикладом може служити, вимірювання кров'яного тиску, яке проводиться щодо атмосферного тиску. Манометричний тиск за своєю суттю є різновидом диференціального тиску. У всіх трьох типах датчиків використовуються однакові конструкції діафрагм і тензодатчиків, але всі вони мають різні корпуси. Наприклад, при виготовленні диференціального або манометричного датчика, кремнієвий кристал розташовується всередині камери, в якій формуються два отвори з двох сторін кристала (рис. 1Б). Для захисту пристрою від шкідливого впливу навколишнього середовища внутрішня частина корпусу заповнюється силіконовим гелем, який ізолює поверхню кристала та місця з'єднань, але дозволяє тиску впливати на діафрагму. Корпуси диференціальних датчиків можуть мати різну форму (рис. 2). У деяких випадках при роботі з гарячою водою, корозійними рідинами і т.д. необхідно забезпечувати фізичну ізоляцію пристрої та гідравлічну зв'язок з корпусом датчика. Це може бути реалізовано за допомогою додаткових діафрагм і сильфонів. Для того щоб не погіршувалися частотні характеристики системи, повітряна порожнина датчика майже завжди заповнюється силіконовою змазкою типу D ow Corning DS200.
Рис 1. Пристрій корпусів датчиків: А - абсолютного, Б - диференціального тисків.
Ємнісні датчики тиску також реалізуються на основі кремнієвих діафрагм. У таких датчиках переміщення діафрагми щодо опорної пластини змінює ємність між ними. Ємнісні датчики працюють найбільш ефективно при невисоких тисках. Монолітні ємнісні датчики тиску, виготовлені з кремнієвих кристалів, мають максимальну стабільністю робочих характеристик. Переміщення діафрагми може забезпечити 25% зміна ємності в широкому діапазоні значень, що робить можливим проведення прямої оцифровки результатів вимірювань. У той час як для діафрагм, використовуваних в пьезорезітівних датчиках, необхідно забезпечувати максимальне механічне напруження на краях, для діафрагм в ємнісних датчиках істотним є переміщення їх центральній частині. Діафрагми в ємнісних датчиках можуть бути захищені від надлишкового тиску за допомогою механічних обмежувачів з кожного боку діафрагми (для диференціальних датчиків тиску). У пьзорезістівних датчиках через невеликі переміщень такий спосіб захисту, на жаль, працює недостатньо ефективно, тому для них визначається тиск розриву, яке, як правило, в 10 разів перевищує максимальну вимірюється тиск, у той час як для ємнісних перетворювачів з механічними обмежувачами ця величина в 100 разів більше. Це особливо важливо при роботі в області низьких тисків, де можливі сплески високого тиску.
Для забезпечення гарної лінійності ємнісних датчиків необхідно, щоб діафрагми володіли рівною поверхнею центральній частині. Традиційно вважається, що ємнісні датчики мають лінійністю тільки тоді, коли переміщення діафрагм значно менше їх товщини. Одним із способів поліпшення лінійності є використання гофрованих діафрагм, виготовлених методами мікротехнологій. Планарні діафрагми зазвичай володіють кращою тензочувствітельності в порівнянні з гофрованими тих же розмірів і товщини. Однак при наявності в системі площинних розтягуючих напружень вигини гофрованого мембран їх значно послаблюють, що призводить до істотного поліпшення лінійності і чутливості таких датчиків (рис. 3).
тиск (дюйм Н 2 0)
Рис. 3. Відхилення центральній частині планарної і гофрованої діафрагм однакових розмірів за наявності в системі площинних розтягуючих напружень.
При вимірі низьких тисків переміщення тонкої пластини або діафрагми може бути невеликим. Фактично, воно може бути таким маленьким, що тензодатчик, прикріплений до діафрагми або вбудований в неї, буде видавати дуже низький вихідний сигнал, недостатній для подальшої його обробки. Один з можливих способів вирішення цієї проблеми - використання ємнісного датчика, в якому відхилення діафрагми вимірюється по її положенню щодо опорної пластини, а не по напрузі усередині матеріалу. Іншим способом вирішення проблеми виміру дуже низьких тисків є застосування магнітних датчиків. Датчики змінного магнітного опору (ПМС) вимірюють зміна магнітного опору диференціального трансформатора, викликаного переміщенням магнітної діафрагми, що виникає внаслідок впливу на неї зовнішнього тиску. Принцип дії таких датчиків дуже нагадує принцип дії магнітних детекторів. На рис. 4А проілюстрована основна ідея модуляції магнітного потоку. Конструкція, що складається з Е-образного сердечника і котушки формує магнітний потік, силові лінії якого проходять через сердечник, повітряний зазор і діафрагму. Магнітна проникність матеріалу сердечника принаймні в 1000 разів вище проникності повітряного зазору, тому його магнітне опір завжди нижче опору повітря. У зв'язку з цим величина індуктивності всієї цієї конструкції визначається шириною зазору. При відхиленні діафрагми величина повітряного зазору або збільшується, або зменшується залежно від напрямку переміщення, що викликає модуляцію індуктивності.
На рис. 5 показано конструкція ПМС датчика тиску, в якому між двома половинами корпусу, що складаються з котушки і Е-образного сердечника, розміщується магнітно проникна діафрагма. Котушки покриті спеціальним складом, що забезпечує міцність системи навіть при дії дуже високих тисків. З двох сторін діафрагми сформовані вузькі робочі камери, з'єднані з вхідними портами подачі тиску. Робочий діапазон датчика визначається товщиною діафрагми, однак повне відхилення діафрагми рідко перевищує 25 ... 30 мкм, тому такі перетворювачі, в основному, застосовуються для вимірювання низьких тисків. Невеликі поперечні розміри робочих камер фізично захищають мембрану від надмірного відхилення в умовах надлишкового тиску, тому ПМС датчики є досить надійними пристроями. При подачі змінного струму збудження виникає магнітний потік, захоплюючий обидва сердечника, повітряні зазори і діафрагму. Таким чином, до складу датчика входять два індуктивних елемента, що є плечима мостової схеми (рис. 4Б). Коли на діафрагму діє диференціальний тиск, вона відхиляється в ту або іншу сторону, що призводить до пропорційної зміни магнітного опору двох повітряних зазорів. Навіть невеликий тиск на діафрагму призводить до значної зміни вихідного сигналу, набагато перевищує рівень шуму. Установа освіти
«Білоруський державний університет
інформатики і радіоелектроніки »
Контрольна робота № 1
по первинних вимірювальних перетворювачів в системах безпеки
2008
Контрольна робота № 1
Питання:
1) Датчики тиску. Конструкція, схема включення, застосування.
2) Структура первинних перетворювачів. Радіохвильові сповіщувачі охорони периметрів.
Введення:
Світ датчиків надзвичайно різноманітний: велика кількість вимірюваних фізичних величин або параметрів досліджуваного об'єкта; різноманітність фізичних залежностей, використовуваних для вимірювальних перетворювачів, розмаїтість сучасних об'єктів вимірювання, які зумовлюють специфіку вимог до датчиків і вимірюваннями в цілому (ракетно-космічна техніка, авіація, суднобудування, енергетика, атомна техніка й т.д. ракетно-космічна техніка. об'єктів вимірювання, які зумовлюють специфіку вимог до датчікамров досліджуваного об'єкта; разнообр).
Прагнення отримати більше інформації від датчика (підвищити його точність вище доцільних меж) неминуче веде або до його надзвичайної вразливості і в результаті - непрацездатності, або до такого місцевим зростання ентропії, що буде порушений сам досліджуваний процес. Тому при проектуванні датчиків стосовно конкретної вимірювальної задачі або при виборі датчика з числа існуючих повинно бути досягнуто оптимальне співвідношення між метрологічними та надійностних характеристиками датчика для даних умов вимірювань.
Сигнал від датчиків потрапляє на пристрої обробки інформації, після яких набуває зручну для оператора форму, за якою можна судити про той чи інший параметрі досліджуваного об'єкта.
В останні 10-15 років пристрої обробки інформації розвиваються досить інтенсивно. Перш за все, це пов'язано з величезними успіхами мікроелектроніки, радіотехніки, ЕОМ.
1) Тиск є однією з основних величин, пов'язаних з описом поведінки рідких і газоподібних середовищ. Одна лише енергетика споживає більшу частину випускаються промисловістю датчиків тиску. У гідравлічних, теплових, ядерних та інших енергетичних установках необхідний безперервний контроль за тиском для забезпечення нормального режиму роботи, усунення ризику розриву стінок судин і трубопроводів та виникнення аварійних ситуацій.
Датчик - це пристрій, що сприймає зовнішні впливи і реагує на них зміною сигналів. Призначення датчиків - реакція на певну зовнішню фізичний вплив і перетворення його в електричний сигнал, сумісний з вимірювальними схемами.
У системах контролю технологічних процесів датчики тиску дають інформацію про тиск стисненого повітря, газу, пари, масла та інших рідин, що забезпечують належне функціонування машин, механізмів і систем і перебіг контрольованих процесів.
Тиск - це фізична величина, що характеризує вплив зусилля на одиницю площі поверхні тіла або умовно виділену всередині тіла елементарну площадку. Оцінювати величину тиску можна як в абсолютних, по відношенню до вакууму, так і у відносних, по відношенню до атмосферного тиску, одиницях; крім того, результат вимірювання може бути різницею двох довільних величин - двох різних тисків. Вимірювання тиску може проводитися в різних середовищах, фізичні і хімічні характеристики яких вельми різноманітні.
Всі матеріали можна розділити на тверді і рідкі середовища. Під терміном рідке середовище розуміється все, що здатне текти. При зміні тиску рідини перетворюються на гази і навпаки. Тиск має механічну природу, і тому для його опису можна використовувати основні фізичні величини: масу, довжину і час. Відомий факт, що тиск сильно змінюється вздовж вертикальної осі, тоді як на однаковій висоті воно постійно в усіх напрямках.
Надмірний тиск - тиск газу, що перевищує тиск навколишнього середовища. У протилежному випадку мова йде про вакуум. Тиск називають відносним, коли його вимірюють щодо тиску навколишнього середовища, і абсолютним - коли воно вимірюється по відношенню до нульового тиску. Тиск середовища може бути стаціонарним, коли рідка середовище перебуває у спокої, або динамічним, коли воно відноситься до рідин в русі.
Принцип дії будь-якого датчика тиску полягає в перетворенні тиску, випробовується чутливим елементом. У конструкцію практично всіх перетворювачів тиску входять сенсори, що володіють відомою площею поверхні, чия деформація або переміщення, що виникають внаслідок дії тиску, і визначаються в процесі вимірювань. Таким чином, багато датчики тиску реалізуються на основі детекторів переміщення або сили, причиною виникнення якої є теж переміщення.
Сучасні датчики тиску засновані на різних методах електричного перетворення вхідних параметрів. Випускаються мініатюрні тензорезисторні, п'єзорезистивних, п'єзоелектричні, ємнісні з монокристалічним пружним елементом, що використовують ефект Холла та інші датчики тиску. На світовому ринку одержали широке поширення електричні датчики з змінним магнітним опором, конденсаторні датчики зі змінною ємністю, віброчастотние перетворювачі фірми Foxboro, тензометричні датчики з використанням тонкоплівкових або напилення металевих резисторів, тензометричні перетворювачі з напівпровідниковими тензорезисторами.
Зараз одним з найбільш поширених напрямів побудови датчиків тиску є розробка інтегральних тензорезисторних перетворювачів з максимальним використанням досягнень фізики напівпровідників і мікроелектронної технології. Висока чутливість напівпровідникових тензорезисторів, застосування монокристалічних матеріалів у пружних елементах тензорезисторних перетворювачів, висока стабільність і надійність, технологічна сумісність з інтегральними мікросхемами обробки сигналу, мініатюрні розміри напівпровідникових чутливих елементів, можливість застосування групової технології виготовлення є їх основними достоїнствами. Тому напівпровідникові перетворювачі привертають до себе увагу приладобудівників у всьому світі.
У системі СІ одиницею вимірювання тиску є паскаль: 1 Па = 1 Н / м 2. Це означає, що тиск 1 паскаль одно силі, рівномірно розподіленим по поверхні площею 1 квадратний метр. Іноді в якості технічної одиниці вимірювання тиску застосовується одиниця, звана атмосфера, позначена 1 атм. Одна атмосфера цей тиск, який чинить стовп води висотою
Для грубих оцінок можна запам'ятати ще одне співвідношення:
1атм = 160торр = 101.325 Па.
У системі одиниць США тиск вимірюється в фунтах-сили на квадратний дюйм. Ця одиниця там позначається як рsi. Для перекладу рsi в одиниці системи СІ можна скористатися співвідношенням:
1р si = 6.89х10 3 Па = 0.0703 атм.
Принцип дії будь-якого датчика тиску полягає в перетворенні тиску, випробовується чутливим елементом, в електричний сигнал. У конструкцію практично всіх перетворювачів тиску входять сенсори, що володіють відомою площею поверхні, чия деформація або переміщення, що виникають внаслідок дії тиску.
\ / Ои
U-образний датчик тиску, заповнений ртуттю,
застосовуваний для вимірювання тиску газів.
Такий датчик зазвичай калібрується безпосередньо в торрах. На жаль, простота є практично єдиним його гідністю, тому що він має цілу низку істотних недоліків: необхідністю прецизійного вирівнювання, поганий перешкодозахищеністю від ударів і вібрацій, великими габаритами і забрудненням газу ртутними парами. Зазначимо, що такий датчик може використовуватися і в якості детектора нахилу, оскільки нульовий сигнал на його виході при відсутності зовнішнього тиску на одне з плечей трубки свідчить про строго горизонтальному його розташуванні.
Тиск, прикладена до одного з кінців трубки (наприклад, лівої), призводить до розбалансування мостовий, схеми і появи на її виході ненульового сигналу. Чим вище тиск у лівій частині трубки, тим більше опір відповідного плеча і тим менше опір протилежного. Вихідна напруга пропорційно різниці опорів Δ R у двох плечах моста, незакороченних ртуттю ділянок дроти.
Чутливі елементи, що входять до складу датчиків тиску, є механічними пристроями, деформуються під дією зовнішньої напруги. Такими пристроями можуть бути трубки Бурдона (С-образні, спіральні й закручені), гофровані та підвісні діафрагми, мембрани, сильфони та інші елементи, форма яких змінюється під дією на них тиску.
На рис. А показаний сільфон, що перетворить тиск в лінійне переміщення, яке може бути виміряна за допомогою відповідного датчика. Таким чином, сільфон виконує перший етап перетворень тиску в електричний сигнал. Він володіє відносно великою площею поверхні, що дає можливість отримувати досить істотні переміщення навіть при невеликих тисках. Жорсткість цільного металевого сильфона пропорційна модулю Юнга матеріалу і обернено пропорційна зовнішнього діаметра і кількості вигинів на ньому. Жорсткість сильфона також пов'язана кубічної залежністю з товщиною його стінок.
Сталевий сільфон, використовуваний
в датчиках тиску.
Рис. Б
Металева гофрована діафрагма, яка застосовується для перетворення тиску в лінійне переміщення.
На рис. Б показана діафрагма, застосовувана в анероїдних барометрах для перетворення тиску в лінійне відхилення. Діафрагма, що формує одну з стінок камери тиску, механічно пов'язана з тензодатчиків, який перетворює її відхилення в електричний сигнал. В даний час більшість датчиків тиску такого типу виготовляються з кремнієвими мебранамі, методами мікротехнологій.
До складу датчиків тиску обов'язково входять два компоненти: пластина (мембрана) і детектор, вихідний сигнал якого пропорційний прикладеній силі. Обидва ці елементи можуть бути виготовлені з кремнію. Датчик тиску з кремнієвою діафрагмою складається з самої діафрагми і вбудованих у неї дифузійним методом п'єзорезистивних перетворювачів у вигляді резисторів. Оскільки монокристалічний кремній має дуже добрі характеристики пружності, в такому датчику відсутня повзучість і гістерезис навіть при високому тиску. Коефіцієнт тензочутливості кремнію у багато разів перевищує аналогічний коефіцієнт тонкого металевого провідника. Зазвичай тензорезистори включаються за схемою моста Уїтстона. Максимальна вихідна напруга таких датчиків зазвичай становить кілька сотень мілівольт, тому на їх вихід, як правило, ставляться підсилювачі сигналів. Кремнієві резистори мають досить сильної температурної чутливістю, тому завжди при розробці датчиків на їх основі
необхідно передбачати ланцюга температурної компенсації.
Розташування пьезорезісторов на кремнієвій діафрагмі
Датчики тиску бувають трьох типів, що дозволяють вимірювати абсолютне, диференціальне і м анометріческое тиск. Абсолютний тиск, наприклад, барометричний, вимірюється щодо тиску в еталонній вакуумній камері, яка може бути як вбудованої (рис. 1А), так і зовнішньої. Диференціальне тиск, наприклад, перепад тиску в диференціальних витратомірах, вимірюється при одночасній подачі тиску з двох сторін діафрагми. Манометричний тиск вимірюється щодо деякого еталонного значення. Прикладом може служити, вимірювання кров'яного тиску, яке проводиться щодо атмосферного тиску. Манометричний тиск за своєю суттю є різновидом диференціального тиску. У всіх трьох типах датчиків використовуються однакові конструкції діафрагм і тензодатчиків, але всі вони мають різні корпуси. Наприклад, при виготовленні диференціального або манометричного датчика, кремнієвий кристал розташовується всередині камери, в якій формуються два отвори з двох сторін кристала (рис. 1Б). Для захисту пристрою від шкідливого впливу навколишнього середовища внутрішня частина корпусу заповнюється силіконовим гелем, який ізолює поверхню кристала та місця з'єднань, але дозволяє тиску впливати на діафрагму. Корпуси диференціальних датчиків можуть мати різну форму (рис. 2). У деяких випадках при роботі з гарячою водою, корозійними рідинами і т.д. необхідно забезпечувати фізичну ізоляцію пристрої та гідравлічну зв'язок з корпусом датчика. Це може бути реалізовано за допомогою додаткових діафрагм і сильфонів. Для того щоб не погіршувалися частотні характеристики системи, повітряна порожнина датчика майже завжди заповнюється силіконовою змазкою типу D ow Corning DS200.
Рис 1. Пристрій корпусів датчиків: А - абсолютного, Б - диференціального тисків.
Рис 2. Приклади корпусів диференціальних датчиків тиску. |
Ємнісні датчики тиску також реалізуються на основі кремнієвих діафрагм. У таких датчиках переміщення діафрагми щодо опорної пластини змінює ємність між ними. Ємнісні датчики працюють найбільш ефективно при невисоких тисках. Монолітні ємнісні датчики тиску, виготовлені з кремнієвих кристалів, мають максимальну стабільністю робочих характеристик. Переміщення діафрагми може забезпечити 25% зміна ємності в широкому діапазоні значень, що робить можливим проведення прямої оцифровки результатів вимірювань. У той час як для діафрагм, використовуваних в пьезорезітівних датчиках, необхідно забезпечувати максимальне механічне напруження на краях, для діафрагм в ємнісних датчиках істотним є переміщення їх центральній частині. Діафрагми в ємнісних датчиках можуть бути захищені від надлишкового тиску за допомогою механічних обмежувачів з кожного боку діафрагми (для диференціальних датчиків тиску). У пьзорезістівних датчиках через невеликі переміщень такий спосіб захисту, на жаль, працює недостатньо ефективно, тому для них визначається тиск розриву, яке, як правило, в 10 разів перевищує максимальну вимірюється тиск, у той час як для ємнісних перетворювачів з механічними обмежувачами ця величина в 100 разів більше. Це особливо важливо при роботі в області низьких тисків, де можливі сплески високого тиску.
Для забезпечення гарної лінійності ємнісних датчиків необхідно, щоб діафрагми володіли рівною поверхнею центральній частині. Традиційно вважається, що ємнісні датчики мають лінійністю тільки тоді, коли переміщення діафрагм значно менше їх товщини. Одним із способів поліпшення лінійності є використання гофрованих діафрагм, виготовлених методами мікротехнологій. Планарні діафрагми зазвичай володіють кращою тензочувствітельності в порівнянні з гофрованими тих же розмірів і товщини. Однак при наявності в системі площинних розтягуючих напружень вигини гофрованого мембран їх значно послаблюють, що призводить до істотного поліпшення лінійності і чутливості таких датчиків (рис. 3).
тиск (дюйм Н 2 0)
Рис. 3. Відхилення центральній частині планарної і гофрованої діафрагм однакових розмірів за наявності в системі площинних розтягуючих напружень.
При вимірі низьких тисків переміщення тонкої пластини або діафрагми може бути невеликим. Фактично, воно може бути таким маленьким, що тензодатчик, прикріплений до діафрагми або вбудований в неї, буде видавати дуже низький вихідний сигнал, недостатній для подальшої його обробки. Один з можливих способів вирішення цієї проблеми - використання ємнісного датчика, в якому відхилення діафрагми вимірюється по її положенню щодо опорної пластини, а не по напрузі усередині матеріалу. Іншим способом вирішення проблеми виміру дуже низьких тисків є застосування магнітних датчиків. Датчики змінного магнітного опору (ПМС) вимірюють зміна магнітного опору диференціального трансформатора, викликаного переміщенням магнітної діафрагми, що виникає внаслідок впливу на неї зовнішнього тиску. Принцип дії таких датчиків дуже нагадує принцип дії магнітних детекторів. На рис. 4А проілюстрована основна ідея модуляції магнітного потоку. Конструкція, що складається з Е-образного сердечника і котушки формує магнітний потік, силові лінії якого проходять через сердечник, повітряний зазор і діафрагму. Магнітна проникність матеріалу сердечника принаймні в 1000 разів вище проникності повітряного зазору, тому його магнітне опір завжди нижче опору повітря. У зв'язку з цим величина індуктивності всієї цієї конструкції визначається шириною зазору. При відхиленні діафрагми величина повітряного зазору або збільшується, або зменшується залежно від напрямку переміщення, що викликає модуляцію індуктивності.
Рис. 4. Датчик тиску по змінному магнітному опору: А - основний принцип дії, Б - еквівалентна схема.
Рис. 5. Конструкція ПМС датчика для вимірювання низького тиску: А - схема складання датчика. Б - пристрій датчика
При вимірі низьких тисків або коли для підвищення динамічного діапазону застосовуються товсті мембрани, для отримання заданих значень дозволу і точності величина переміщення діафрагми може виявитися недостатньою. На додаток до цього робочі характеристики більшості п'єзорезистивних і деяких ємнісних датчиків досить сильно залежать від температури, що вимагає використання додаткових ланцюгів температурної компенсації. Оптичні методи вимірювань мають ряд переваг над іншими способами детектування тиску: простотою, низькою температурною чутливістю, високою роздільною здатністю і високою точністю. Особливо перспективними є оптоелектронні датчики, реалізовані на основі явища інтерференції світла. Такі перетворювачі використовують принцип вимірювання малих переміщень Фабрі-Перо. На рис. 6 показано спрощена схема одного з таких датчиків.
Рис. 6. Схема
оптоелектронного датчика тиску, що використовує принцип інтерференції світла.
До складу датчика входять наступні компоненти: пасивний кристал оптичного перетворювача тиску з діафрагмою, витравлений в кремнієвій підкладці; светоизлучающий діод (СІД) і кристал детектора. Детектор складається з трьох р-n фотодіодів, до двох з яких прибудовані оптичні фільтри Фабрі-Перо, що мають невелику різницю по товщині. Ці фільтри являють собою кремнієві дзеркала з відбиттям від передньої поверхні, покриті шаром з SiO 2 на поверхню яких нанесений тонкий шар А1. Оптичний перетворювач схожий на ємнісний датчик тиску, за винятком того, що в ньому конденсатор замінений на інтерферометр Фабрі-Перо, який використовується для вимірювання відхилення діафрагми. Діафрагма, сформована методом травлення в підкладці з монокристалічного кремнію, покрита тонким шаром металу. На нижню бік скляної пластини також нанесено металеве покриття. Між скляною пластиною та кремнієвої підкладкою існує зазор шириною w, що отримується за допомогою двох прокладок. Два шари металу формують інтерферометр Фабрі-Перо зі змінним повітряним зазором w, до складу якого входять: рухоме дзеркало, розташоване на мембрані, що міняє своє положення при зміні тиску, і паралельне йому стаціонарне напівпрозоре дзеркало на скляній пластині. Оскільки величина w пов'язана із зовнішнім тиском лінійною залежністю, довжина хвилі відбитого випромінювання змінюється при зміні тиску. Принцип дії датчика заснований на вимірюванні модуляції довжини хвилі, одержуваної від складання падаючих і відбитих випромінювань. Частота періодичного інтерференційного сигналу визначається шириною робочої порожнини інтерферометра w, а його період дорівнює 1 / 2 w.
Детектор працює як демодулятор, електричний вихідний сигнал якого пропорційний прикладеному тиску. Він є оптичним компаратором, порівнює висоту робочої камери датчика тиску і товщину віртуальної камери, сформованої за рахунок різниці висот двох фільтрів Фабрі-Перо. Коли розміри цих камер рівні, струм фотодетектора буде максимальним. При зміні тиску відбувається косінусна модуляція фотоструму з періодом, відповідним половині середньої довжини хвилі джерела випромінювання. Фотодіод без фільтра використовується в якості еталонного діода, що відслідковує повну інтенсивність світла, що надходить на детектор. Його вихідна напруга застосовується при подальшій обробці сигналів для отримання нормованих результатів вимірювань. Оскільки розглянутий датчик тиску є нелінійним, він зазвичай вбудовується в мікропроцесорну систему, на яку, зокрема, покладено функції його лінеаризації. Аналогічні оптичні датчики тиску реалізуються на основі оптоволоконних світловодів. Такі датчики незамінні при проведенні вимірювань у важкодоступних зонах, де використання ВЧ інтерферометрів неможливо. При виробництві підкладок для мікроелектронних пристроїв, оптичних компонентів, а також в ході проведення хімічних та інших технологічних процесів буває необхідно вимірювати дуже низькі тиску. Без таких вимірювань не обходяться і при проведенні деяких наукових експериментів, наприклад, в космічних дослідженнях. Термін вакуум означає тиск нижче атмосферного, але, як правило, він вживається у випадках практичного повної відсутності тиску газів. Абсолютний вакуум отримати неможливо, навіть у космічному просторі немає жодної зони, де б повністю була відсутня матерія.
Вакуум можна вимірювати і традиційними датчиками, при цьому будуть реєструватися негативні значення тиску по відношенню до атмосферного, але це дуже неефективний підхід. Звичайні датчики тиску не можуть визначати дуже низькі концентрації газів через низький відносини сигнал / шум. На відміну від традиційних датчиків тиску вимірювачі вакууму працюють на зовсім інших принципах, які грунтуються на деяких фізичних властивостях молекул газів і полягають у визначенні числа молекул в заданому обсязі. До таких фізичних властивостях відноситься теплопровідність, в'язкість, іонізація та інші. У цьому розділі будуть дані короткі описи найпопулярніших датчиків тиску, які використовуються для вимірювання вакууму.
Вакууметра Пірані - це датчики, що вимірюють тиск по теплопровідності газу. Цей тип вимірювачів вакууму був розроблений першим. У конструкцію самого простого датчика Пірані входить нагрівається пластина. Вимірювання вакууму полягає у визначенні кількості тепла, теряемого цієї пластиною, яке залежить від тиску газу. Існує кілька конструкцій датчиків Пірані, використовуваних у вакуумній техніці. До складу деяких з них входять дві пластини, що знаходяться при різних температурах. У таких датчиках тиск газу визначається за кількістю енергії, витраченої на нагрів пластин. Інші датчики використовують тільки одну пластину, при цьому теплопровідність газу вимірюється за величиною тепловтрат в навколишні стінки. Для вимірювання температури до складу датчиків зазвичай входять або термопари, або платинові терморезистори.
Рис. 7. Вакууметр Пірані з термістора з ВТК, що працюють в режимі саморозігріву.
На рис. 7 показаний диференціальний вакууметр Пірані. Камера датчика розділена на дві ідентичні секції. В одній з секцій газ знаходиться при еталонному тиску (наприклад, при 1 атм = 760 торр), а друга розташована у вакуумній камері, тиск у якій необхідно виміряти. У кожній камері є нагрівається пластина, яка для зменшення кондуктивної теплопередачі через навколишні тверді предмети підвішена на дуже тонких сполучних елементах. Бажано, щоб обидві камери мали однакові форму, конструкцію та розміри, для того щоб кондуктивні і радіаційні втрати тепла в них були ідентичними. Чим симетричні конструкція камер, тим краще компенсуються паразитні тепловтрати. Пластини нагріваються за допомогою електричних нагрівачів. У розглянутому датчику нагрівальним елементом є термістор з негативним температурним коефіцієнтом (ВТК). Опору термісторів рівні і мають порівняно низький номінал, тому в них можливо перебіг процесу саморозігріву Джоуля.
Іонізаційні датчики нагадують вакуумні лампи, використовувані як підсилювачі в старих радіоприймачах. Струм іонів між пластиною і ниткою розжарювання майже лінійно залежить від щільності молекул (тиску). Лампи вакуумних датчиків мають зворотне включення: на сітку подається висока позитивна напруга, а пластина під'єднується до низького негативного напрузі. Вихідним сигналом іонізаційного датчика є струм іонів i p, що знімається з пластини, пропорційний тиску і току електронів i g на сітці. В даний час використовується вдосконалена модель цього датчика, звана вимірником баярда-Алперт. Він має більшу чутливість і стабільністю і може вимірювати більш низькі тиску. Його принцип дії аналогічний попередньому датчику, але вимірювач баярда-Алперт має іншу конструкцію, в ньому пластина замінена на провід, оточений сіткою, а нитка розжарення катода винесена назовні (рис. 8Б).
Рис. 8. Іонізаційний вакуумний датчик (А), вимірювач баярда-Алперт (Б), датчик газового опору (В).
При зіткненні молекул газу з рухомим об'єктом, вони втрачають свою енергію. У цьому полягає основна ідея датчика з обертовим ротором. У розглянутому датчику (рис. 8В) маленький сталева кулька діаметром
2) Прилади й засоби автоматизації поділяють на вимірювальні і перетворюють прилади, регулюючі органи та виконавчі механізми. Вимірювальний пристрій, в загальному випадку, складається з первинного, проміжного та передавального вимірювальних перетворювачів.
Первинним вимірювальним перетворювачем (або скорочено первинним перетворювачем) називається елемент вимірювального пристрою, до якого підведена вимірювана величина. Первинний перетворювач займає перше місце в вимірювального ланцюга (каналі вимірювання). Прикладами первинних вимірювальних перетворювачів можуть служити: перетворювач термоелектричний (термопара), звужуюче пристрій для вимірювання витрати і т. п. Первинні вимірювальні перетворювачі часто називають датчиками.
Проміжним вимірювальним перетворювачем (або скорочено проміжним перетворювачем) називається елемент вимірювального пристрою, що займає в вимірювальної ланцюга місце після первинного перетворювача. Основне призначення проміжного перетворювача - перетворення вихідного сигналу первинного вимірювального перетворювача у форму, зручну для подальшого перетворення в сигнал вимірювальної інформації для дистанційної передачі. Прикладом проміжного вимірювального перетворювача може служити мембранний блок дифманометра - витратоміра. У вимірювального ланцюга вимірювання витрати він займає місце безпосередньо після звужуючого пристрою і перетворює перепад тиску на звужуючому пристрої у відповідне переміщення мембрани мембранного блоку і пов'язаної з нею механічною системою приладу.
Передавальним вимірювальним перетворювачем (або скорочено передавальним перетворювачем) називається елемент вимірювального пристрою, призначений для дистанційної передачі сигналу вимірювальної інформації. Прикладом передавального перетворювача можуть служити різні електричні або пневматичні перетворювачі, що вбудовуються в дифманометри - витратоміри. З їх допомогою, наприклад, переміщення мембрани, що змінює положення сердечника диференційного трансформатора дифманометра, перетворюється у вихідний уніфікований сигнал постійного струму 0-5 мА (електричний перетворювач) або переміщення гармонікових сильфонів дифманометра в уніфікований вихідний пневматичний сигнал 0,02-0,1 МПа ( пневматичний перетворювач) для дистанційної передачі вимірювальної інформації. Приладобудівної промисловістю випускаються пристрої, що поєднують в собі функції первинного, проміжного та передавального перетворювачів у різних поєднаннях. Так, безшкальний манометри і дифманометри випускаються з вбудованими перетворювачами для дистанційної передачі показань. Ці прилади поєднують в собі функції проміжного і передавального перетворювачів. Крім того, в різних вимірювальних схемах одні й ті ж елементи можуть виконувати різні функції перетворення вимірюваної величини. Якщо є вимірювальна ланцюг перетворювач термоелектричний (термопара) - лінія зв'язку - мілівольтметр, то перетворювач термоелектричний виконує функції первинного, проміжного та передавального перетворювачів. Якщо в якості вторинного приладу використовується потенціометр, з уніфікованим вхідним сигналом 0-5 мА, то сигнал з перетворювача термоелектричного надходить спочатку на перетворювач, що перетворює значення вимірюваної величини, виражене у мілівольтах, у відповідне значення, виражене в міліамперах постійного струму. У цьому випадку термоперетворювач термоелектричний виконує функції тільки первинного перетворювача. До первинних перетворювачів також відносяться добірні і приймальні пристрої. Під добірними і прийомними пристроями розуміють пристрої, що вбудовуються в технологічні апарати і трубопроводи для відбору контрольованого середовища та вимірювання її параметрів. Прикладами таких пристроїв можуть служити пристрою відбору тиску в апараті або трубопроводі, пристрої відбору середовища для визначення, наприклад, її концентрації, лужності та ін
Первинні вимірювальні пристрої можуть вбудовуватися в технологічні апарати і трубопроводи за допомогою додаткових пристроїв: бобишек, кишень, розширювачів і т. п. Ряд приймальних пристроїв за своєю конструкцією та принципом дії не вимагає безпосереднього контакту з вимірюваним середовищем (радіоактивні пристрої, коліматори, відеопріемние пристрої та т. п.). Їх зображають на схемах в безпосередній близькості від об'єкта вимірювання.
Вимірювальним приладом називається засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Вимірювальні прилади можуть мати різні функціональні відмінності. Вони можуть бути показують, що реєструють, самописними, інтегруючими і т. д. Крім того, в них можуть бути вбудовані регулюючі, перетворюють і сигналізують пристрою. У зв'язку з цим умовні позначення приладів і перетворюючих пристроїв складаються з основного умовного зображення приладу або пристрою і вписуваних у нього позначень контрольованих і регульованих величин, а також їх функціональних ознак. Регулюючі органи по конструкції являють собою пристрої, які монтуються непосредствено в технологічні трубопроводи. Це різні клапани, заслінки, шибери і т. п. Управління регулюючими органами здійснюється виконавчими механізмами, які виконують функції їх приводів. Виконавчі механізми на відміну від регулюючих органів представляють собою відносно складні багатоелементні пристрою. Вони відрізняються один від одного принципом дії, технічними та експлуатаційними характеристиками, а також конструктивними особливостями. За родом використовуваної енергії виконавчі механізми поділяються на гідравлічні, пневматичні, електричні і комбіновані.
Радіохвильові сповіщувачі
Радіохвильові сповіщувачі застосовуються для охорони обсягів закритих приміщень, внутрішніх та зовнішніх периметрів, окремих предметів і будівельних конструкцій. Ці сповіщувачі формують повідомлення про проникнення порушника при обурення поля електромагнітних хвиль НВЧ діапазону, що викликається рухом порушника в зоні виявлення.
Для забезпечення стійкої роботи радіохвильових сповіщувачів не можна встановлювати сповіщувачі на струмопровідні конструкції (металеві балки, сиру цегляну кладку і т. п.), так як між сповіщувачем і джерелом живлення виникає подвійний контур заземлення, що може стати причиною помилкового спрацьовування сповіщувача. Слід винести за межі зони виявлення коливні та рухомі предмети, що мають значну поверхню, що відбиває, а також великогабаритні предмети, здатні створювати «мертві» зони, або сформувати зону виявлення так, щоб ці предмети в неї не потрапляли. Також необхідно стежити за тим, щоб не було вібрацій арматури, світильників, миготіння або інших перехідних процесів в лампах, які зазвичай виникають перед виникненням несправності лампи, не орієнтувати сповіщувач на віконні прорізи, тонкі стіни та перегородки, за якими в період охорони можливий рух великогабаритних предметів; не застосовувати сповіщувачі на об'єктах, поблизу яких розташовані потужні радіопередавальні засоби.
Сповіщувач охоронний об'ємний радіохвильової
ІВ 407-3А "Хвиля М"
ТУ - ТУ 25-7728.0001-88
Код ОКП - 43 7215 3003
Призначення:
Сповіщувач "Хвиля М" призначений для захисту обсягів приміщень, що охороняються. При проникненні порушника в зону дії сповiщува -
щателя він сприймає зміна випромінюваної НВЧ енергії, формує сигнал "Тривога" шляхом розмикання контактів виконавчого реле
і видає його на пульт централізованого спостереження або приймально-контрольний прилад. У комплект сповіщувача входить блок живлення
"Електроніка Д2-27".
Сповіщувач має вбудований оптичний індикатор режимів "Норма", "Несправність".
Технічні характеристики
Максимальна дальність дії, м, не менше 12
Контрольована площа, м кв., Не менше 90
Відношення "довжина-ширина" про діаграмі випромінювачі:
не менше 1.6
не більше 2.4
в нормі 2.0
Завод-виробник
ПО "Волна" 277036, р . Кишинів
Код ЄДРПОУ - 0226593
Монтаж.
При монтажі сповіщувача в приміщенні, що охороняється можливі три варіанти його установки:
1 - зона виявлення (по дальності і ширині) стосується стін. Варіант рекомендується для захисту приміщень порівняно невеликих розмірів і тих, в яких відсутні великогабаритні предмети, що створюють радіотіні.
2 - зона виявлення не стосується стін.
Варіант рекомендується для захисту одиночних або груп предметів, що знаходяться на обмеженій площі, а також для захисту найбільш можливих напрямків проникнення порушника.
3 - одна сторона зони виявлення (по ширині) стосується
стіни, а інша сторона і максимум випромінювання спрямовані у приміщення,.
Варіант рекомендується для захисту елементів будівельних конструкцій (стін, підлог, стель і т.п.)
Для реалізації зазначених варіантів використовується один із способів розміщення сповіщувача: 1 - в кутку приміщення, з направленням максимуму випромінювання по діагоналі приміщення (з урахуванням можливого кута повороту корпусу сповіщувача); 2 - на стіні приміщення, з направленням максимуму випромінювання в напрямку заданим кутом установки сповіщувача .
Установку сповіщувача слід проводити на жорстких, стійких до вібрації опорах (капітальних стінах, колонах і т.п.). При установці сповіщувача слід передбачити, щоб великогабаритні предмети не потрапляли в зону дії сповіщувача, тому що вони можуть створювати радіотіні.
Наявність у приміщенні, великих металевих поверхонь відображають енергію НВЧ випромінювання може приводити до помилкових спрацьовувань приладу.
Найбільш повний захист приміщення досягається при установці сповіщувача на висоті 2 - 3 м від рівня підлоги, в залежності від розмірів приміщення і відповідного орієнтування сповіщувача у вертикальній і горизонтальній площинах.
Не слід встановлювати сповіщувачі з радіохвильовим принципом дії на струмопровідні поверхні (металеві балки, сиру цегляну кладку і т.п.), тому що між сповіщувачем і джерелом живлення виникає подвійний контур заземлення, що може стати причиною помилкових спрацьовувань.
Ізвещател' охоронний радіохвильової
"Хвиля 2"
Призначення
Ізвещател' "Хвиля 2" призначений для захисту обсягів охоронюваних опалювальних та неопалюваних приміщень. При проникненні порушника в зону дії сповіщувача він сприймає зміна випромінюваної НВЧ енергії, формує сигнал "Тривога" шляхом розмикання контактів виконавчого реле і (або) зміни потенціалу на колекторі транзистора і видасть його на пульт централізованого спостереження або приймально-контрольний прилад.
Ізвещател' формує елліпсовіднимі форму зони виявлення.
Прилад має візуальну індикацію "Тривоги" і "Перевищення рівня перешкоди", а також ручне регулювання зміни розміру зони виявлення.
Додатковими перевагами є:
■ підвищена стійкість до впливу перешкод від мережі живлення;
■ можливість роботи при високому рівні пульсації в мережі живлення;
■ збереження працездатності при збільшеній тривалості переривання напруги електроживлення;
■ стійкість до впливу електростатичних розрядів;
■ стійкість до впливу зовнішніх електромагнітних завад.
Прилад може використовуватися як з аналогічними, так і з іншими, за принципом дії, сповіщувачами.
За тактико-технічними даними сповіщувач задовольняє вимогам міжнародного стандарту МЕК 839-2-5-90.
Технічні характеристики
Дальність дії (при відношенні сигнал / шум рівним 5), м 9
Чутливість до руху (при швидкості від 0.3 до 3 м / с), м
Завадостійкість до короткочасного руху, м 0.25
Напруга живлення постійного струму, В або від 12
Блоку живлення
"ЕлектронікаД2-27"
Споживаний струм, мА, не більше 25
Завод-виробник
ВО "Червоний прапор" м. Рязань
Сповіщувач радіохвильової лінійний ІВ 207-1 "Радій I" ТУ-ТУ25-06.2533-84 Код ОКП-43 7214 1001
Призначення
Сповіщувач "Радій 1" призначений для захисту території вздовж
периметрального огородження охоронюваних об'єктів. При проникненні порушника на захищається ділянку або його перетині сповіщувач сприймає амплітудно-часові зміни випромінюваних НВЧ коливань, формує сигнал "Тривога" шляхом розмикання контактів виконавчого реле і видає його на пульт централізованого спостереження або приймально-контрольний прилад.
Сповіщувач формує також сигнал "Тривога" при:
■ одночасному зникненні напруги мережі змінного струму і резервного джерела живлення постійного струму;
■ зниженні напруги резервного джерела живлення нижче 18 В, у разі живлення сповіщувача тільки від цього джерела;
■ розтині блоків передавача і приймача;
■ виході з ладу блоків передавача і приймача.
Сповіщувач складається з двох ідентичних за зовнішнім виглядом блоків:
блоку передавача і блоку приймача.
Розмір зони, що захищається, м:
Довжина: 50-150
при довжині 50м 3.5
при дліне150 м 4.5
висота:
при довжині 50 м 1.0
при дліне150 м 2.0
Завод-виробник
ПО "Волна" 277036, р . Кишинів. Код ЄДРПОУ-0226 593
Монтаж
Блоки приймача і передавача мають пристрої кріплення, призначені для установки сповіщувача на горизонтальній і вертикальній площині. При використанні сповіщувача для захисту протяжного периметрального огорожі рекомендується використовувати сповіщувачі з різними частотами модуляції.
Блок передавача і блок приймача повинні бути встановлені в зоні прямої видимості.
Сповіщувач охоронний об'ємний радіохвильової ІВ 407-4 "Фон 1" ТУ - ДВ 2.008.008 ТУ
Код ОКП-43 7214 4010
Призначення.
Сповіщувач "Фон 1" призначений для захисту матеріальних цінностей, що знаходяться на відкритих огороджених майданчиках або в неопалюваних приміщеннях об'ємом до 1000 м куб. При проникненні порушника в зону дії сповіщувача, він сприймає зміна параметрів НВЧ випромінювання, формує сигнал "Тривога" шляхом розмикання контактів виконавчого реле і видає його на приймально-контрольний пристрій або пульт централізованого спостереження.
Технічні характеристики:
Сповіщувач не видає сигнал "Тривога" (помехоустойчів) при:
■ імпульсної заваді з амплітудою до 600 В, тривалістю 1 мкс, в мережі живлення змінного струму;
■ провалі напруги живильної мережі до 50% амплітуди тривалістю не більше 100 мс;
■ повному зникненні напруги живлення змінного струму на час не більше 50 мс;
■ впливі на нього електромагнітного поля з напруженістю до 1 В / м в діапазоні частот 0.1-30 МГц;
■ впливі на нього випромінювання УКХ радіостанції потужністю не більше 8 Вт на відстані не менше 7 м від сповіщувача;
■ переході на резервне джерело живлення і назад. Сповіщувач автоматично видає сигнал "Несправність" при:
■ зниження напруги живлення нижче 160 В і відсутності при цьому напруги резервного живлення;
■ зниженні напруги резервного живлення нижче 18 В і відсутності при цьому напруги змінного струму;
■ відмову НВЧ генератора, СВЧ вентиля, НВЧ змішувачів, електронних ключів і синтезатора частот.
У "черговому" режимі або при відсутності напруги живлення контакти реле "Контроль працездатності" розімкнуті.
Завод-виробник
Організація орендарів заводу електровимірювальних приладів
113191, р . Москва
Монтаж
При необхідності захисту об'єкта з великою довжиною можна використовувати два і більше сповіщувачів, рознесених на відстань перевищують максимальну дальність виявлення і орієнтації їх паралельно один одному. При неможливості такої установки слід використовувати сповіщувачі з різними частотними літерами.
Огорожа відкритого майданчика, що захищається сповіщувачем "Фон 1", повинно мати висоту не менше 1 м , При використанні сітки "рябіца", розмір осередків не повинен бути більш 0.6 см .
Не допускається наявність кущів, дерев, трави заввишки більше 0.15 м але периметру огорожі.
Допускається наявність на майданчику, що вібруючих предметів з амплітудою коливання не більше 1 мм , Наявність дерев та кущів на відстані не менше 5 м від огорожі охороняється площі.
Під охороною площа повинна розташовуватися на відстані не менше 300 м від залізничної станції і не менш 1 км від аеропорту і потужних радіостанцій.
Рекомендована висота установки сповіщувача - 3 - 7 м від рівня землі.
Проводка мережевого живлення здійснюється кабелем КРПГ з діаметром перетину жил 1.5 мм у металорукаві або трубах. Зовнішній діаметр кабелю не повинен перевищувати 12 мм , Металорукава -16 Мм .
Використана література:
1. Типові компоненти і датчики контрольно-діагностичних засобів / М - во освіти Респ. Білорусь, Заклад освіти «Полоц. держ. ун - т ». - Новополоцьк: ПГУ, 2004. - 382.
2. Фрайден Д. Сучасні датчики / Дж. Фрайден. - Москва: Техносфера, 2005. - 588 с. - (Світ електроніки)
3. Бейліна, Р.А. Мікроелектронні сенсори / Р.А. Бейліна, Ю.Г. Грозберг, Д.А. Довгяло. - Новополоцьк: ПГУ, 2001. - 307 с.
4. Сінілі В.Г. Системи охоронної, пожежної та охоронно - пожежної сигналізації: Підручник для поч. проф. освіти. / В'ячеслав Григорович Сінілі. - М.: ІРПО: Освітньо - видавничий центр «Академія», 2003. - 352 с.
Для забезпечення стійкої роботи радіохвильових сповіщувачів не можна встановлювати сповіщувачі на струмопровідні конструкції (металеві балки, сиру цегляну кладку і т. п.), так як між сповіщувачем і джерелом живлення виникає подвійний контур заземлення, що може стати причиною помилкового спрацьовування сповіщувача. Слід винести за межі зони виявлення коливні та рухомі предмети, що мають значну поверхню, що відбиває, а також великогабаритні предмети, здатні створювати «мертві» зони, або сформувати зону виявлення так, щоб ці предмети в неї не потрапляли. Також необхідно стежити за тим, щоб не було вібрацій арматури, світильників, миготіння або інших перехідних процесів в лампах, які зазвичай виникають перед виникненням несправності лампи, не орієнтувати сповіщувач на віконні прорізи, тонкі стіни та перегородки, за якими в період охорони можливий рух великогабаритних предметів; не застосовувати сповіщувачі на об'єктах, поблизу яких розташовані потужні радіопередавальні засоби.
Сповіщувач охоронний об'ємний радіохвильової
ІВ 407-3А "Хвиля М"
ТУ - ТУ 25-7728.0001-88
Код ОКП - 43 7215 3003
Призначення:
Сповіщувач "Хвиля М" призначений для захисту обсягів приміщень, що охороняються. При проникненні порушника в зону дії сповiщува -
щателя він сприймає зміна випромінюваної НВЧ енергії, формує сигнал "Тривога" шляхом розмикання контактів виконавчого реле
і видає його на пульт централізованого спостереження або приймально-контрольний прилад. У комплект сповіщувача входить блок живлення
"Електроніка Д2-27".
Сповіщувач має вбудований оптичний індикатор режимів "Норма", "Несправність".
Технічні характеристики
Максимальна дальність дії, м, не менше 12
Контрольована площа, м кв., Не менше 90
Відношення "довжина-ширина" про діаграмі випромінювачі:
не менше 1.6
не більше 2.4
в нормі 2.0
| Напруга живлення постійного струму, В | 12 |
| Амплітуда пульсації напрузі живлення, мВ, не більше | 10 |
| Потужність випромінювання, мВт, не більше | 50 |
| Споживаний струм (у "черговому" режимі), мА | 200 |
| Споживана потужність (у "черговому" режимі), Вт | 2.4 |
| Кут повороту корпусу сповіщувача, град., Не більше в горизонтальній площині у вертикальній площині | 180 50 |
| Тривалість сигналу "Тривога" (розмикання контактів виконавчого реле), з | 2 |
| Комутовані контактами виконавчого реле: струм, мА, не більше напруга, В, не більше | 30 65 |
| Умови експлуатації: діапазон робочих температур, град. З відносна вологість повітря при 25 град. С,% | від -20 до + 50 93 |
| Кліматичне виконання за ОСТ 251099-85 | 02 |
| Ступінь захисту оболонки за ГОСТ 14254780 | УР40 |
| Літери сповіщувачів (робочі частоти) | 1, 2 |
| Габаритні розміри, мм, не більше | 200x115x63 |
| Маса, кг, не більше | 0.75 |
| Середній термін служби, років | 8 |
ПО "Волна"
Код ЄДРПОУ - 0226593
Монтаж.
При монтажі сповіщувача в приміщенні, що охороняється можливі три варіанти його установки:
1 - зона виявлення (по дальності і ширині) стосується стін. Варіант рекомендується для захисту приміщень порівняно невеликих розмірів і тих, в яких відсутні великогабаритні предмети, що створюють радіотіні.
2 - зона виявлення не стосується стін.
Варіант рекомендується для захисту одиночних або груп предметів, що знаходяться на обмеженій площі, а також для захисту найбільш можливих напрямків проникнення порушника.
3 - одна сторона зони виявлення (по ширині) стосується
стіни, а інша сторона і максимум випромінювання спрямовані у приміщення,.
Варіант рекомендується для захисту елементів будівельних конструкцій (стін, підлог, стель і т.п.)
Для реалізації зазначених варіантів використовується один із способів розміщення сповіщувача: 1 - в кутку приміщення, з направленням максимуму випромінювання по діагоналі приміщення (з урахуванням можливого кута повороту корпусу сповіщувача); 2 - на стіні приміщення, з направленням максимуму випромінювання в напрямку заданим кутом установки сповіщувача .
Установку сповіщувача слід проводити на жорстких, стійких до вібрації опорах (капітальних стінах, колонах і т.п.). При установці сповіщувача слід передбачити, щоб великогабаритні предмети не потрапляли в зону дії сповіщувача, тому що вони можуть створювати радіотіні.
Наявність у приміщенні, великих металевих поверхонь відображають енергію НВЧ випромінювання може приводити до помилкових спрацьовувань приладу.
Найбільш повний захист приміщення досягається при установці сповіщувача на висоті 2 -
Не слід встановлювати сповіщувачі з радіохвильовим принципом дії на струмопровідні поверхні (металеві балки, сиру цегляну кладку і т.п.), тому що між сповіщувачем і джерелом живлення виникає подвійний контур заземлення, що може стати причиною помилкових спрацьовувань.
Ізвещател' охоронний радіохвильової
"Хвиля 2"
Призначення
Ізвещател' "Хвиля 2" призначений для захисту обсягів охоронюваних опалювальних та неопалюваних приміщень. При проникненні порушника в зону дії сповіщувача він сприймає зміна випромінюваної НВЧ енергії, формує сигнал "Тривога" шляхом розмикання контактів виконавчого реле і (або) зміни потенціалу на колекторі транзистора і видасть його на пульт централізованого спостереження або приймально-контрольний прилад.
Ізвещател' формує елліпсовіднимі форму зони виявлення.
Прилад має візуальну індикацію "Тривоги" і "Перевищення рівня перешкоди", а також ручне регулювання зміни розміру зони виявлення.
Додатковими перевагами є:
■ підвищена стійкість до впливу перешкод від мережі живлення;
■ можливість роботи при високому рівні пульсації в мережі живлення;
■ збереження працездатності при збільшеній тривалості переривання напруги електроживлення;
■ стійкість до впливу електростатичних розрядів;
■ стійкість до впливу зовнішніх електромагнітних завад.
Прилад може використовуватися як з аналогічними, так і з іншими, за принципом дії, сповіщувачами.
За тактико-технічними даними сповіщувач задовольняє вимогам міжнародного стандарту МЕК 839-2-5-90.
Технічні характеристики
Дальність дії (при відношенні сигнал / шум рівним 5), м 9
Чутливість до руху (при швидкості від 0.3 до 3 м / с), м
Завадостійкість до короткочасного руху, м 0.25
Напруга живлення постійного струму, В або від 12
Блоку живлення
"ЕлектронікаД2-27"
Споживаний струм, мА, не більше 25
Завод-виробник
ВО "Червоний прапор" м. Рязань
Сповіщувач радіохвильової лінійний ІВ 207-1 "Радій I" ТУ-ТУ25-06.2533-84 Код ОКП-43 7214 1001
Призначення
Сповіщувач "Радій 1" призначений для захисту території вздовж
периметрального огородження охоронюваних об'єктів. При проникненні порушника на захищається ділянку або його перетині сповіщувач сприймає амплітудно-часові зміни випромінюваних НВЧ коливань, формує сигнал "Тривога" шляхом розмикання контактів виконавчого реле і видає його на пульт централізованого спостереження або приймально-контрольний прилад.
Сповіщувач формує також сигнал "Тривога" при:
■ одночасному зникненні напруги мережі змінного струму і резервного джерела живлення постійного струму;
■ зниженні напруги резервного джерела живлення нижче 18 В, у разі живлення сповіщувача тільки від цього джерела;
■ розтині блоків передавача і приймача;
■ виході з ладу блоків передавача і приймача.
Сповіщувач складається з двох ідентичних за зовнішнім виглядом блоків:
блоку передавача і блоку приймача.
Розмір зони, що захищається, м:
Довжина: 50-150
при довжині 50м 3.5
при дліне150 м 4.5
висота:
при довжині
при дліне150 м 2.0
| Довжина не робочої ("мертвої") зони від точки установки приймача | 5 |
| і передавача, м | |
| Напруга живлення, В | |
| змінного струму | 220 |
| Постійного струму (резервне джерело) | 24 |
| Потужність, споживана від мережі змінного струму, ВА, не більше | 30 |
| Потужність, споживана від резервного джерела живлення, Вт, не більше | 5 |
| Струм, споживаний від резервного джерела живлення, А, не більше | 0.7 |
| Комутовані контактами виконавчого реле: | |
| постійний і змінний струм, мА, не більше | 30 |
| напруга, В, не більше | 60 |
| Кут повороту корпусу сповіщувача, град.: | |
| У горизонтальній площині | ± 30 |
| У вертикальній площині | ± 10 |
| кількість частот модуляції | 3 |
| Ступінь захисту за ГОСТ 14255-69 | № 55 |
| Умови експлуатації: | |
| діапазон робочих температур, град. З | від-40 до +50 |
| відносна вологість повітря при 25 град. С,% | 100 |
| Габаритні розміри кожного блоку, з пристроєм установки, мм, не більше | 570x380x185 |
| Маса кожного блоку, кг, не більше | 8 |
| Маса пристрою установки, кг, не більше | 2.5 |
ПО "Волна"
Монтаж
Блоки приймача і передавача мають пристрої кріплення, призначені для установки сповіщувача на горизонтальній і вертикальній площині. При використанні сповіщувача для захисту протяжного периметрального огорожі рекомендується використовувати сповіщувачі з різними частотами модуляції.
Блок передавача і блок приймача повинні бути встановлені в зоні прямої видимості.
Сповіщувач охоронний об'ємний радіохвильової ІВ 407-4 "Фон 1" ТУ - ДВ 2.008.008 ТУ
Код ОКП-43 7214 4010
Призначення.
Сповіщувач "Фон 1" призначений для захисту матеріальних цінностей, що знаходяться на відкритих огороджених майданчиках або в неопалюваних приміщеннях об'ємом до
Технічні характеристики:
| Розмір зони, що захищається: дальність (регульована), м площа, м кв., не більше обсяг, м. куб., не більше | 15-30 300 2500 |
| Ставлення довжина / ширина в диаграма випромінювання | 2 |
| Споживана потужність, ВА, не більше | 40 |
| Потужність випромінювання, мВт, не більше | 100 |
| Напруга харчування, В: змінного струму постійного струму (резервне джерело) | 220 24 |
| Струм, споживаний від резервного джерела, А, не більше | 1.1 |
| Тривалість сигналу "Тривога" (розмикання контактів індикатора), с, не менше | 2 |
| Частотні літери | 1, 2 |
| Кількість видів сповіщень | 3 (Тривога, Норма, Несправність) |
| Комутовані контактами виконавчого реле: напруга, В, не більше струм, мА, не більше | 55 30 ± 45 |
| Кут повороту корпуса в горизонтальній і вертикальній площині, град. | 01 |
| Виконання по ОСТ 251099-83 | ВЗ |
| по ОСТ 25 1099-83 | |
| Умови експлуатації: діапазон робочих температур, град. З відносна вологість при 30 град. С,% | від-45 до +50 100 |
| Габаритні розміри, мм, не більше: | |
| сповіщувача | 300x360x160 |
| пристрою установки | 160x120x180 |
| Маса, кг, не більше | 15 |
| Середній термін служби, років | 8 |
■ імпульсної заваді з амплітудою до 600 В, тривалістю 1 мкс, в мережі живлення змінного струму;
■ провалі напруги живильної мережі до 50% амплітуди тривалістю не більше 100 мс;
■ повному зникненні напруги живлення змінного струму на час не більше 50 мс;
■ впливі на нього електромагнітного поля з напруженістю до 1 В / м в діапазоні частот 0.1-30 МГц;
■ впливі на нього випромінювання УКХ радіостанції потужністю не більше 8 Вт на відстані не менше
■ переході на резервне джерело живлення і назад. Сповіщувач автоматично видає сигнал "Несправність" при:
■ зниження напруги живлення нижче 160 В і відсутності при цьому напруги резервного живлення;
■ зниженні напруги резервного живлення нижче 18 В і відсутності при цьому напруги змінного струму;
■ відмову НВЧ генератора, СВЧ вентиля, НВЧ змішувачів, електронних ключів і синтезатора частот.
У "черговому" режимі або при відсутності напруги живлення контакти реле "Контроль працездатності" розімкнуті.
Завод-виробник
Організація орендарів заводу електровимірювальних приладів
Монтаж
При необхідності захисту об'єкта з великою довжиною можна використовувати два і більше сповіщувачів, рознесених на відстань перевищують максимальну дальність виявлення і орієнтації їх паралельно один одному. При неможливості такої установки слід використовувати сповіщувачі з різними частотними літерами.
Огорожа відкритого майданчика, що захищається сповіщувачем "Фон 1", повинно мати висоту не менше
Не допускається наявність кущів, дерев, трави заввишки більше
Допускається наявність на майданчику, що вібруючих предметів з амплітудою коливання не більше
Під охороною площа повинна розташовуватися на відстані не менше
Рекомендована висота установки сповіщувача - 3 -
Проводка мережевого живлення здійснюється кабелем КРПГ з діаметром перетину жил
Використана література:
1. Типові компоненти і датчики контрольно-діагностичних засобів / М - во освіти Респ. Білорусь, Заклад освіти «Полоц. держ. ун - т ». - Новополоцьк: ПГУ, 2004. - 382.
2. Фрайден Д. Сучасні датчики / Дж. Фрайден. - Москва: Техносфера, 2005. - 588 с. - (Світ електроніки)
3. Бейліна, Р.А. Мікроелектронні сенсори / Р.А. Бейліна, Ю.Г. Грозберг, Д.А. Довгяло. - Новополоцьк: ПГУ, 2001. - 307 с.
4. Сінілі В.Г. Системи охоронної, пожежної та охоронно - пожежної сигналізації: Підручник для поч. проф. освіти. / В'ячеслав Григорович Сінілі. - М.: ІРПО: Освітньо - видавничий центр «Академія», 2003. - 352 с.