Выходной величиной в параметрических преобразователях является параметр электрической цепи – электрическое сопротивление или его составляющие (R, L, C). Для использования параметрического преобразователя необходим дополнительный источник питания, обеспечивающий образование выходного сигнала преобразователя.
К наиболее часто применяемым параметрическим преобразователям относятся реостатные , тензочувствительные (тензорезисторы ), термочувствительные (терморезисторы или термометры сопротивления ), индуктивные , емкостные, оптоэлектронные (фоторезисторы, фотодиоды и др.), ионизационные и др.
Принцип действия реостатных преобразователей основан на изменении электрического сопротивления проводника под влиянием входной величины – механического перемещения. Реостатный преобразователь (рис.3.1) представляет собой реостат, подвижный контакт которого перемешается под действием измеряемой неэлектрической величины. Обмотку преобразователя изготавливают из сплавов (платина с иридием, константан, нихром, фехраль и др.).
Подобные преобразователи обладают статической характеристикой преобразования со ступенчатым характером, поскольку сопротивление измеряется скачками, равными сопротивлению одного витка, что вызывает погрешность
где DR – сопротивление одного витка;
R – полное сопротивление преобразователя.
Эта погрешность отсутствует в реохордных преобразователях, в которых щетка скользит вдоль оси проволоки.
Для получения нелинейной функции преобразования применяют функциональные реостатные преобразователи. Нужный характер преобразования часто достигается профилированием каркаса преобразователя (рис.3.1, в).
Достоинства реостатного преобразователя: относительная простота конструкции, возможность получения высокой точности преобразования и значительных по уровню выходных сигналов. Основной недостаток – наличие скользящего контакта.
Тензоэффект , положенный в основу работы тензорезисторов , заключается в измерении активного сопротивления проводника (полупроводника) под действием вызываемого в нем механического напряжения и деформации.
Если проволоку подвергнуть механическому воздействию, например, растяжению, то сопротивление ее изменится. Относительное изменение сопротивления проволоки
DR/R = S ∙ Dl/l ,
где S – коэффициент тензочувствительности;
Dl/l – относительная деформация проволоки.
Изменение сопротивления проволоки при механическом воздействии на нее объясняется изменением геометрических размеров (длины, диаметра) и удельного сопротивления материала.
Тензочувствительные проволочные преобразователи представляют собой тонкую зигзагообразно уложенную и приклеенную к подложке проволоку. Преобразователь устанавливают таким образом, чтобы направление ожидаемой деформации совпадало с продольной осью проволочной решетки. В качестве материала для преобразователя обычно используют константановую проволоку (у константана – малый температурный коэффициент сопротивления) и для подложки – тонкую бумагу (0,03…0,05 мм) и плёнку лака либо клея (БФ-2, БФ-4, бакелитовый и др.).
Распространение также получили фольговые преобразователи , у которых вместо проволоки используется фольга, и пленочные тензорезисторы , получаемые путем возгонки тензочувствительного материала с последующим осаждением его на подложку.
Достоинства тензорезисторов: линейность статической характеристики преобразования, простота конструкции и малые габариты. Основной недостаток – низкая чувствительность.
В тех случаях, когда требуется высокая чувствительность, находят применение полупроводниковые тензочувствительные преобразователи (поликристаллические из порошкообразного полупроводника и монокристаллические из кристалла кремния). Поскольку чувствительность полупроводниковых тензорезисторов в десятки раз выше, чем у металлических, и, кроме того, интегральная технология позволяет в одном кристалле кремния формировать одновременно как тензорезисторы, так и микроэлектронный блок обработки, то в последние годы получили преимущественное развитие интегральные полупроводниковые тензочувствительные преобразователи. Такие элементы реализуются либо по технологии диффузионных резисторов с изоляцией их от проводящей кремниевой подложки p-n-переходами – технология «кремний на кремнии», либо по гетероэпитаксиальной технологии «кремний на диэлектрике» на стеклокерамике, кварце или сапфире. Для тензочувствительных преобразователей, особенно полупроводниковых, существенно влияние температуры на их упругие и электрические характеристики, что требует применения специальных схем температурной компенсации погрешностей (в частности, с этой целью в расширенной схеме тензомоста используются компенсационные резисторы и терморезисторы). Особенно широкое применение в изготовлении измерительных преобразователей давления в силу своих высоких механических, изолирующих и теплоустойчивых качеств получила технология КНС – «кремний на сапфире».
Совершенствование технологии изготовления полупроводниковых тензорезисторов создало возможность изготавливать тензорезисторы непосредственно на кристаллическом элементе, выполненном из кремния или сапфира. Упругие элементы кристаллических материалов обладают упругими свойствами, приближающимися к идеальным. Сцепление тензорезистора с мембраной за счет молекулярных сил позволяют отказаться от использования клеющих материалов и улучшить метрологические характеристики преобразователей. На рис.3.2, а показана сапфировая мембрана 3 с расположенными на ней однополосковыми тензорезисторами p -типа с положительной 1 и отрицательной 2 чувствительностями. Положительной чувствительностью обладает тензорезистор, у которого отношение >0, если же <0 – чувствительность отрицательна.
Структура однополоскового тензорезистора приведена на рис.3.2, б. Здесь: 1 – тензорезистор; 2 – защитное покрытие; 3 – металлизированные токоведущие дорожки; 4 – упругий элемент преобразователя (сапфировая мембрана). Тензорезисторы можно располагать на мембране так, что при деформации они будут иметь разные по знаку приращения сопротивления. Это позволяет создавать мостовые схемы, в каждое из плеч которого включаются тензорезисторы с соответствующим значением и даже термокомпенсационные элементы.
Тензорезисторы применяют для измерения деформаций и других неэлектрических величин – усилий, давлений, моментов и т.п.
Принцип действия терморезистора
основан на зависимости электрического сопротивления проводников или полупроводников от температуры.По режиму работы терморезисторы различают перегревные
и без преднамеренного перегрева
. Перегревные используют для измерения скорости, плотности, состава среды и др. В перегревных преобразователях электрический ток вызывает перегрев, зависящий от свойств среды. Последние применяются для измерения температуры окружающей среды.
Распространение получили терморезисторы, выполненные из медной или платиновой проволоки. Стандартные платиновые терморезисторы применяют для измерения температуры в диапазоне от –260 до +1100 °С, медные – в диапазоне от –200 до +200 °С (ГОСТ 6651–78). Низкотемпературные платиновые терморезисторы (ГОСТ 12877–76) применяют для измерения температуры в пределах от –261 до –183°С.
На рис.3.3, а показано устройство платинового терморезистора. В каналах керамической трубки 2 расположены две (или четыре) секции спирали 3 из платиновой проволоки, соединенные между собой последовательно.
 |
Рисунок 3.3 − Устройство и внешний вид арматуры платинового
термометра сопротивления
К концам спирали припаивают выводы 4, используемые для включения терморезистора в измерительную цепь. Крепление выводов и герметизацию керамической трубки производят глазурью 1 . Каналы трубки засыпают порошком безводного оксида алюминия, выполняющим роль изолятора и фиксатора спирали. Порошок безводного оксида алюминия, имеющий высокую теплопроводность и малую теплоемкость, обеспечивает хорошую передачу теплоты и малую инерционность терморезистора. Для защиты терморезистора от механических и химических воздействий внешней среды его помещают в защитную арматуру (рис.3.3, б) из нержавеющей стали.
Для медных терморезисторов зависимость сопротивления от температуры выражается уравнением
R=R 0 ∙ (1+α t ) при –50 0 С ≤ t ≤ +180 0 С,
где R 0 – сопротивление при t =0 0 С; α = 4,26∙10 –3 К –1 .Для платиновых –
R=R 0 ∙ при 0 0 С ≤ t ≤ +650 0 С,
где А= 3,968∙10 –3 К –1 ; В= 5,847∙10 –7 К –2 ; С =–4,22∙10 –12 К –4 .
Помимо платины и меди, для изготовления терморезисторов используют никель (в странах дальнего зарубежья).
Для измерения температуры применяют также полупроводниковые терморезисторы (термисторы и позисторы ) различных типов, которые характеризуются большой чувствительностью (температурный коэффициент сопротивления ТКС термисторов отрицательный и при 20°С в 10–15 раз превышает ТКС меди и платины, ТКС позисторов положительный и несколько хуже) и имеют более высокие сопротивления (до 1 МОм) при весьма малых размерах. Недостаток термисторов – плохая воспроизводимость и нелинейность характеристики преобразования.
Термисторы используются в диапазоне температур от –60 до +120°C.
где R и R 0 – сопротивления терморезистора при температурах соответственно t и t 0 ;
t 0 – начальная температура рабочего диапазона;
В – коэффициент преобразования.
К термочувствительным преобразователям относят также термодиоды и термотранзисторы , у которых при изменении температуры изменяется величина сопротивления р-n перехода. Эти приборы обычно применяются в диапазоне от –80° до +150° С. Чаще всего термодиоды и терморезисторы включают в мостовые цепи и измерительные схемы в виде делителей напряжения. К достоинствам таких преобразователей относят высокие чувствительность и надежность, малые габариты, невысокую стоимость и малую инерционность. Основные недостатки: узкий диапазон рабочей температуры и плохая воспроизводимость статической характеристики преобразователя.
Принцип действия индуктивных преобразователей основан на зависимости индуктивности или взаимной индуктивности обмоток на магнитопроводе от положения, геометрических размеров и магнитного состояния элементов их магнитной цепи (рис.3.4). На рис.3.4 схематически показаны различные типы индуктивных преобразователей. Индуктивный преобразователь (рис.3.4, а) с переменной длиной воздушного зазора δ характеризуется нелинейной зависимостью L = f (δ). Такой преобразователь обычно применяют при перемещениях якоря на 0,01-5 мм.
 |
 |
 |
Рисунок 3.4 − Различные конструкции индуктивных преобразователей
Значительно меньшей чувствительностью, но линейной зависимостью L = f (s) отличаются преобразователи с переменным сечениемвоздушного зазора (рис.3.4, б). Эти преобразователи используют при перемещениях до 10…15 мм.
Широко распространены индуктивные дифференциальные преобразователи (рис.3.4, в), в которых под воздействием измеряемой величины одновременно и притом с разными знаками изменяются два зазора электромагнитов. Дифференциальные преобразователи в сочетании с соответствующей измерительной цепью (обычно мостовой) имеют более высокую чувствительность, меньшую нелинейность характеристики преобразования, испытывают меньшее влияние внешних факторов и сниженное результирующее усилие на якорь со стороны электромагнита, чем недифференциальные преобразователи.
На рис.3.4,г показана схема включения дифференциального индуктивного преобразователя , у которого выходными величинами являются взаимные индуктивности. Такие преобразователи называют взаимно-индуктивными или трансформаторными. При питании первичной обмотки переменным током и при симметричном положении якоря относительно электромагнитов ЭДС на выходных зажимах равна нулю. При перемещении якоря на выходных зажимах появляется ЭДС.
Для преобразования сравнительно больших перемещений (до 50…100 мм) применяют трансформаторные преобразователи с незамкнутой магнитной цепью (рис.3.4, д).
В горной промышленности получили распространение магнитоупругие преобразователи (рис.3.4, е ), действие которых основано на использовании эффекта зависимости магнитной проницаемости (магнитного сопротивления цепи) от величины механического воздействия (сжатия или растяжения) на ферромагнитный сердечник преобразователя. Различают магнитоупругие датчики дроссельного и трансформаторного типов. Последние могут контролировать только усилие сжатия, однако обладают большей чувствительностью.
Достоинствами индуктивных и магнитоупругих преобразователей являются простота и надежность в работе, значительная мощность выходных сигналов. Основными недостатками – обратное воздействие преобразователя на исследуемый объект (воздействие электромагнита на якорь) и влияние инерции якоря на частотные характеристики прибора.
Принцип действия емкостных преобразователей основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от значения диэлектрической проницаемости среды между ними. Они представляют собой конденсаторы различных конструкций, преобразующие механические линейные или угловые перемещения, а также давление, влажность или уровень среды в изменение электрической емкости.
в )
Рисунок 3.5 − Различные конструкции емкостных преобразователей
Применяют также дифференциальные преобразователи (рис.3.5, б), у которых имеется одна подвижная и две неподвижные пластины. При воздействии измеряемой величины х у этих преобразователей одновременно изменяются емкости С 1 и С 2 . Такие преобразователи используют для измерения сравнительно больших линейных (более 1 мм) и угловых перемещений. В этих преобразователях легко получить требуемую характеристику преобразования путем профилирования пластин.
Преобразователи с использованием зависимости C = f 1 () применяют для измерения уровня жидкостей, влажности веществ, толщины изделий из диэлектриков и т. п. Для примера (рис.3.5, в) приведем устройство емкостного уровнемера . Емкость между электродами, опущенными в сосуд, зависит от уровня жидкости, так как изменение уровня ведет к изменению средней диэлектрической проницаемости среды между электродами. Изменением конфигурации пластин можно получить желаемый характер зависимости показаний прибора от объема (массы) жидкости.
Для измерения выходного параметра емкостных преобразователей применяют мостовые цепи и цепи с использованием резонансных контуров. Последние позволяют создавать приборы с высокой чувствительностью, способные реагировать на перемещения порядка 10 –7 мм. Цепи с емкостными преобразователями обычно питают током повышенной частоты (до десятков мегагерц), что вызвано желанием увеличить сигнал, попадающий в измерительный прибор, и необходимостью уменьшить шунтирующее действие сопротивления изоляции.
Полупроводниковые фоточувствительные преобразователи в качестве чувствительного элемента имеют светочувствительный слой, нанесенный на подложку (стеклянную пластинку). Сопротивление этого слоя обратно пропорционально интенсивности светового потока или мощности источника освещения. Фоторезисторы , фотодиоды и фототранзисторы обладают сравнительно высокой стабильностью, хорошей чувствительностью, но их применение ограничивается при наличии пыли, например угольной, препятствующей нормальной работе.
Действие ионизационных преобразователей основано на явлении ионизации газа или люминесценции некоторых веществ под действием ионизирующего излучения. В качестве ионизирующих агентов применяют a –, b– и g– лучи радиоактивных веществ, иногда рентгеновские лучи и нейтронное излучение . Выбор типа ионизационного преобразователя зависит во многом от ионизирующего излучения. Гамма–лучи (электромагнитные колебания малой длины волны – 10 –8 …10 –11 см)обладают большой проникающей способностью.
Конструкции ионизационных камер и счетчиков разнообразны и зависят от вида излучения. В качестве источников ионизирующего излучения обычно используют кобальт-60, стронций-90, плутоний-239 и др.
Преимущества ионизационных преобразователей – в возможности бесконтактных измерений в агрессивных или взрывоопасных средах, средах, имеющих высокою температуру или находящихся под большим давлением. Основной недостаток: необходимость применения биологической защиты при высокой активности источника излучения.
Генераторные преобразователи
В генераторных преобразователях выходной величиной является ЭДС или заряд, функционально связанный с измеряемой неэлектрической величиной.
Рассмотрим наиболее распространенные виды генераторных преобразователей.
Термоэлектрические преобразователи работают на термоэлектрическом эффекте, возникающем в цепи термопары : при разности температур в точках 1 и 2 (рис.3.6) соединения двух разнородных проводников в цепи термопары возникает термоЭДС .
Точку соединения проводников (электродов) 1 называют рабочим концом термопары, точки 2 и 2" – свободными концами. Чтобы термоЭДС в цепи термопары однозначно определялась температурой рабочего конца, необходимо температуру свободных концов термопары поддерживать одинаковой и неизменной. Градуировку термоэлектрических термометров производят обычно при температуре свободных концов 0°С. Градуировочные таблицы для стандартных термопар также составлены при условии равенства температуры свободных концов 0°С. При практическом применении термоэлектрических термометров температура свободных концов термопары обычно не равна 0°С и поэтому необходимо вводить поправку.
Тахогенераторы предназначены для измерения угловой скорости вращающихся объектов. Ротор тахогенераторов механически связывают с валом испытуемого электродвигателя или исполнительного механизма, а об угловой скорости w судят по выходной ЭДС генератора.
Из тахогенераторов наибольшее распространение получили тахогенераторы постоянного тока , выпускаемые с постоянными магнитами либо с независимым возбуждением. Область их применения весьма разнообразна: прецизионные тахогенераторы постоянного тока используются в авиации, судостроении, станкостроении, металлургической и других отраслях промышленности. К преимуществам этих датчиков относят достаточно высокую точность и наличие выходного сигнала постоянного тока, удобного для последующей обработки. Основным недостатком этих тахогенераторов является наличие коллекторно-щеточного узла, снижающего надежность работы и долговечность преобразователя.
Синхронные тахогенераторы имеют малое внутреннее сопротивление, что позволяет получить от них достаточно большие мощности. При изменении частоты вращения ротора в синхронных машинах изменяется не только амплитуда выходного напряжения, но и его частота. Благодаря механической устойчивости синхронные тахогенераторы нашли применение в трамваях, локомотивах, крановом хозяйстве и др.
Асинхронные тахогенераторы по конструкции подобны двухфазным асинхронным двигателям. Их роторы обычно выполняют в виде тонкостенного металлического цилиндра. Две обмотки статора тахогенератора сдвинуты на 90° относительно друг друга. К одной обмотке подводят напряжение питания, а с измерительной обмотки снимают ЭДС. При подаче напряжения питания постоянной величины и частоты пульсирующий магнитный поток, пересекая ротор, индуктирует в измерительной обмотке ЭДС, пропорциональную угловой скорости w ротора, приводимого в движение контролируемой машиной или механизмом. Основное достоинство асинхронных тахогенераторов состоит в том, что независимо от частоты вращения ротора ЭДС переменного тока на выходе такого тахогенератора имеет постоянную частоту.
К основным недостаткам тахогенераторов относят ограниченный частотный диапазон измеряемых величин. В последние годы тахогенераторы постепенно вытесняются фотоимпульсными и индукционными датчиками, а также специальными интеллектуальными преобразователями – шифраторами углового перемещения (положения) .
В фотоимпульсных датчиках импульсы в оптоэлектронной паре источник излучения – приемник излучения (светодиод – фотопреобразователь) создаются при помощи дисков с прорезями или отверстиями, в некоторых приводах применяют вращающиеся детали машин. В подавляющем большинстве шифраторов положения также используют в качестве чувствительного элемента оптоэлектронную пару.
Импульсы индукционных датчиков создаются под влиянием пульсирующего или знакопеременного магнитного потока. В качестве тела, модулирующего поток, служат специальные зубчатые колеса либо вращающиеся ферромагнитные детали машин.
В пьезоэлектрических преобразователях используется эффект появления электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов (кварц, турмалин, сегнетова соль и др.) под влиянием механических напряжений.
Рисунок 3.7
Устройство пьезоэлектрического преобразователя для измерения переменного давления газа показано на рис.3.7. Давление Р через металлическую мембрану 1 передается на зажатые между металлическими прокладками 2 кварцевые пластинки 3 . Шарик 4 способствует равномерному распределению давления по поверхности кварцевых пластинок. Средняя прокладка соединена с выводом 5 , проходящим через втулку из хорошего изоляционного материала. При воздействии давления Р между выводом 5 и корпусом преобразователя возникает разность потенциалов
Практическая работа №4
Электроизмерительные приборы получили широкое применение для измерений неэлектрических величин. Это стало возможным благодаря применению специальных преобразователей (Пр).
Выходные сигналы таких преобразователей передаются в виде параметров цепи или ЭДС (заряда), связанной функциональной зависимостью с входным сигналом. Первые называются параметрическими, вторые – генераторными .
Из параметрических преобразователей наибольшее распространение получили реостатные, тензочувствительные, термочувствительные, электролитические, ионизационные, индуктивные и емкостные устройства.
Реостатные преобразователи представляют собой изолированный остов, на который намотан проводник и перемещающаяся вдоль витков щетка. Их выходным параметром служит сопротивление цепи.
Измеряемой величиной Пр может быть перемещение щетки по прямой или по окружности. Усовершенствовав воспринимающую систему, Пр можно применять для определения давления или массы, под действием которых будет перемещаться ползунок.
Для обмотки реостата применяют материалы, сопротивление которых мало зависит от внешних факторов (температура, давление, влажность и т. д.). Такими материалами могут быть нихром, фехраль, константан или манганин. Изменяя форму и сечение остова (соответственно меняется и длина одного витка) можно добиться нелинейной зависимости сопротивления цепи от перемещения ползунка.
Достоинством реостатных преобразователей можно назвать простоту их конструкции. Однако невозможно точно определить перемещение, если выходное сопротивление при этом изменяется в пределах одного витка. Это является главным недостатком таких Пр, и характеризует их погрешность.
Тензочувствительные преобразователи (ТЧПр)
. Работа их основана на изменении активного сопротивления проводника под воздействием давления или механической деформации. Такое явление называется тензоэффектом.
Входным сигналом для ТЧПр может быть растяжение, сжатие или другой вид деформации деталей оборудования, металлических конструкций, выходным сигнал служит изменение сопротивления преобразователя.
Тензочувствительные Пр представляют собой тонкую подложку, выполненную из бумаги или пленки и наклеенную на нее проволоку, очень малого сечения. В качестве воспринимающего элемента обычно используют константановую проволоку, имеющую независимое от температуры сопротивление, диаметром 0,02-0,05 мм. Также применяют фольговые ТЧПр и пленочные тензорезисторы.
ТЧ преобразователь наклеивают на измеряемую деталь, таким образом, чтобы ось линейного расширения детали совпадала с продольной осью ТЧП. При расширении измеряемого объекта, увеличивается длина ТЧП, соответственно его сопротивление изменяется.
Достоинством таких приборов является линейность, простота конструкции и установки. К недостаткам можно отнести невысокую чувствительность.
Термочувствительные преобразователи (ТРПр) . В качестве основных элементов таких устройств применяют терморезисторы, термодиоды, термотранзисторы и т. п. Термоэлемент включается в электрическую цепь, таким образом, что через него проходит ток цепи, и воздействует температура измеряемого элемента.
С их помощью могут быть измерены температура, вязкость, теплопроводность, скорость движения и прочие параметры среды, в которой находится элемент.
Для измерений в диапазоне температур -260°C до +1100°C применяют платиновые терморезисторы, в диапазоне -200°C до +200°C – медные. В диапазоне температур -80°C до +150°C, когда требуется особая точность, применяют термодиоды и термотранзисторы.
ТРПр по режиму работы разделяют на перегревные и без предварительного нагрева. Приборы без предварительного нагрева применяют только для измерения температуры среды, так как протекающий в них ток не влияет на их нагрев. По сопротивлению элемента достаточно точно определяют температуру среды.
Режим работы другого вида термопреобразователей связан с их предварительным разогревом до заданной величины. Затем их помещают в измеряемую среду, и следят за изменением его сопротивления.
По скорости изменения сопротивления можно судить насколько интенсивно происходит охлаждение или нагрев, а значит можно определить скорость движения измеряемого вещества, его вязкость и другие параметры.
Полупроводниковые ТРПр более чувствительны чем терморезисторы, поэтому их применяют в области точных измерений. Однако их существенным недостатком является узкий температурный диапазон и плохая воспроизводимость статической характеристики устройства.
Электролитические преобразователи (ЭЛП)
. Применяют для определения концентрации растворов, так как электрическая проводимость растворов существенно зависит от степени концентрации солей в них.
ЭЛП представляют собой сосуд с двумя электродами. К электродам подается напряжение, таким образом, электрическая цепь замыкается через слой электролита. Такие преобразователи применяют на переменном токе, так как под действием постоянного тока, электролит диссоциирует на положительные и отрицательные ионы, что вносит погрешность в измерения.
Еще одним недостатком ЭЛП модно назвать зависимость проводимости электролита от температуры, что вынуждает поддерживать постоянную температуру с помощью холодильных или нагревательных установок.
Индуктивные и емкостные преобразователи
. Как следует из названия, выходными параметрами таких устройствй являются индуктивность и емкость. Измеряемой величиной простых индуктивных Пр может быть перемещение от 10 до 15 мм, для индуктивных трансформаторных Пр с незамкнутой системой это значение может быть увеличено до 100 мм. Емкостные Пр применяют для измерения перемещений порядка 1 мм.
Индуктивные Пр представляют собой две катушки индуктивности, размещенные на незамкнутом сердечнике. На взаимную индуктивность катушек влияют такие параметры как: длина воздушного зазора незамкнутого участка, площадь поперечного сечения воздушного зазора, магнитная проницаемость воздушного зазора.
Таким образом, измерением взаимной индуктивности катушек можно определить насколько изменились вышеприведенные параметры. А измениться они могут при перемещении в воздушном промежутке пластины диэлектрика. На этом основан принцип работы индуктивных Пр.
Принцип работы емкостных Пр основан на изменении емкости конденсатора при уменьшении активной площади обкладок, изменении расстояния между обкладками конденсатора и изменении диэлектрической проницаемости межобкладочного пространства.
Емкостные преобразователи имеют более высокую чувствительность к изменению входных параметров. Емкостный Пр в состоянии зафиксировать изменение емкости даже при перемещении на тысячные доли миллиметра.
Ионизационные преобразователи
. Принцип работы приборовя основан на явлении ионизации газа и других сред под воздействием ионизирующих излучений, в качестве которых могут применяться ионизирующие α-, β- и γ-излучения радиоактивных веществ, или рентгеновские излучения.
Если камеру с газом подвергнуть излучению, то через электроды потечет электрический ток. Величина этого тока будет зависеть от состава газа, размеров электродов, расстояния между электродами и приложенного напряжения.
Измеряя электрический ток в цепи, при известном составе среды, расстоянии между электродами, приложенном напряжении модно определить размер электродов, или наоборот другие параметры. Их применяют для измерения размеров деталей, или составов газа и пр.
Основным преимуществом ионизирующих Пр является возможность бесконтактного измерения, в агрессивных средах, под повышенным давлением или температурой. Недостатком таких Пр является необходимость биологической защиты персонала от воздействия излучений.
В России еще только зарождается опыт социальной работы с заключенными. Во вновь принятом Уголовном Кодексе Российской Федерации, вступившим в действие с 1 января 1996 г. указываются три цели наказания:
Восстановление социальной справедливости;
Исправление осужденного;
Предупреждение совершения новых преступлений. В 1995 г. приказом МВД Российской Федерации были утверждены новые правила внутреннего распорядка в следственных изоляторах (СИЗО). В соответствии с этим документом права заключенных были значительно расширены, например, были отменены все ограничения по переписке. Находящиеся в СИЗО получили также разрешение распоряжаться имуществом, участвовать в гражданско-правовых сделках (завещать, дарить, передавать имущество по доверенности и т. д.) и заключать браки в СИЗО, были введены платные услуги для заключенных с целью улучшения их бытовых условий.
Кроме того, новыми правилами заключенным разрешается участвовать в отправлении религиозных обрядов в специально оборудованных помещениях. Кроме Русской Православной церкви, в пенитенциарных учреждениях России активно действуют и представители других конфессий. Религиозная деятельность в пенитенциарных учреждениях представлена тремя формами: в виде культовой деятельности, духовно-просветительской работы, а также в форме психотерапевтической и психокоррекционной деятельности.
В соответствии с исправительно-трудовым законодательством в исправительно-трудовых колониях осуществляется всеобщее среднее образование осужденных из числа молодежи. В последнее время во многих ИТК открылись и учебные группы высших учебных заведений (заочная и вечерняя формы). Возможность получения образования имеет несомненную социальную значимость для заключенных:
Повышается их социальный статус;
Препятствует интеллектуальной и культурной деградации, которой подвержены большинство попавших в заключение;
Открывает возможности реализации внутренних потенциалов заключенных, способствует развитию навыков прогнозирования собственного поведения;
Помогает выработать адекватную самооценку и т.д. В нормативных документах, регламентирующих деятельность учреждений пенитенциарной системы, нет упоминания о социальной работе, как самостоятельном виде деятельности, а в штатном расписании не предусмотрена должность социального работника. Однако социальная работа как таковая ведется всеми сотрудниками этих учреждений и отличается специфическими чертами 6:
Она осуществляется в закрытых и изолированных социальных учреждениях;
Ее объектом являются лица с высоким индексом социального неблагополучия и повышенной стрессогенностью;
Она проводится в обстановке антагонизма противостоящих этико-правовых концепций, обусловленных менталитетом «тюремного персонала» и менталитетом «тюремного мира»;
Она неразрывно связана с исполнением уголовного наказания;
Она не прекращается с окончанием исполнения наказания, так как бывший заключенный нуждается в ресоциализации и адаптации к внешнему миру;
Социальный работник (или сотрудник, осуществляющий социальную работу в рамках пенитенциарного учреждения) объективно занимает особое место, являясь не только посредником между властью и гражданином, но и осуществляя миссию посредничества между философией наказания и враждебной ей философией преступного мира. Он способствует поиску социально приемлемых точек соприкосновения обеих сторон в этих антагонистических отношениях.
В соответствии с требованиями Всеобщей Декларации прав человека социальные работники, призваны выступать против жестокого или унижающего человеческое достоинство обращения с заключенными, добиваться улучшения санитарно-гигиенических условий их проживания, проводить меры по охране их здоровья и т.д.
Основными задачами социальных работников при работе с заключенными являются: прием и изучение новоприбывших, определение причин правонарушения и классификация осужденного, наблюдение, разработка исправительных мер, развитие и укрепление социально-полезных связей между заключенными и внешним миром, помощь в самоисправлении и подготовка их к освобождению и ресоциализации. Обязанностью социального работника является также работа с семьями заключенных, психологическая помощь в подготовке к встрече с отбывшим срок заключения членом семьи.
Социальный работник в пенитенциарном учреждении призван также содействовать социально-правовой защищенности персонала. В его обязанности входит планирование, моделирование и прогнозирование социального развития учреждения в целом.
Социальной работе как виду деятельности присущи специфические черты, которые имеют большое значение для работы в пенитенциарной системе. Среди них умение рассматривать клиента как часть общественной системы; акцентирование контактов с окружением клиента, со всеми, кто может помочь в выявлении проблемы и поисках ее решения; организация комплексного подхода и координации усилий различных специалистов и служб при работе с клиентом; знание возможностей общества в решении проблем клиента. Особую ценность представляет методика работы с клиентом и т. д.
Цели социальной работы в условиях пенитенциарной системы заключаются прежде всего в оказании помощи заключенным:
В осознании необходимости изменения своей судьбы. Установление с этой целью плодотворных и содержательных отношений с клиентами, проведение диагностической подготовки;
В анализе своих противоправных поступков и потребностей;
В коррекции поведения, особенно в связи с проблемами тюремного быта;
В привитии навыков поведения в других жизненных ситуациях, например умения принимать ответственные решения;
В решении административных и финансовых вопросов. Социальная работа занимает особое место среди других видов воздействия на заключенных. В статье 6 Исправительно-трудового Кодекса выделяются пять основных направлений исправления и перевоспитания заключенных 7:
Режим отбывания наказания - система правоограничений и дополнительных обязанностей, возложенных на осужденного, которая направлена на достижение целей наказания;
Общественно-полезный труд - выступает в качестве обязанности осужденного и права лица, содержащегося под стражей;
Воспитательная работа: к ней относятся культурно-воспитательная, духовно-воспитательная работа, а также самовоспитание;
Общеобразовательная подготовка;
Профессиональная подготовка;
Оперативная деятельность - направленная на раскрытие совершенных и предотвращение готовящихся преступлений.
Каждое из этих направлений включает в себя компоненты социальной работы. Однако социальную работу необходимо рассматривать и как самостоятельное направление деятельности, не являющееся средством исправления и перевоспитания заключенных, но обеспечивает успешное развитие этих процессов. В таблице 20 представлены основные критерии каждого из этих направлений.
Социальная терапия открывает возможность для изменения рабочей ситуации в местах лишения свободы, чтобы максимально приблизить предложения работы к интересам заключенных, сделать их более разнообразными. При этом труд не должен рассматриваться как часть «терапии занятости», как времяпрепровождение либо как источник дохода учреждения, но как учебная ситуация для клиентов, имеющая целью подготовку их к жизни вне стен учреждения.
В российских учреждениях пенитенциарной системы каждый осужденный обязан трудиться. Он может работать как на государственных предприятиях, так и на предприятиях любой формы, а также заниматься индивидуально-трудовой деятельностью. Трудовая деятельность осужденных подчинена не целям извлечения прибыли, а целям наказания <ст. 37 ИТК). Она регламентируется в соответствии с Законом «Об органах и учреждениях, исполняющих наказание...» (1993 г.).
В 1994 г. между МВД Российской Федерации и Федеральной службой занятости Российской Федерации было заключено соглашение, согласно которому ФЗС РФ обязаны предоставлять ИТУ данные о потребностях рынка труда, направлять информацию о возможностях трудоустройства освобождающихся, принимать меры к организации учебных центров и пунктов в ИТУ, помогать в работе по профессиональной ориентации осужденных.
Особое внимание следует обратить также на организацию свободного времени заключенных, необходимо создавать возможности для пробуждения их собственной инициативы, знакомить их с реальностью проведения свободного времени вне стен учреждения с последующим обсуждением.
Особо важной задачей остается развитие личной ответственности заключенных, прежде всего навыков самообслуживания, установления контактов, привычки соблюдать обязательства, обучение ведению счетов, денежных расчетов. Для этого производится распределение ролей в пределах сложившихся групп. В Дании и Голландии распространен опыт самообслуживания заключенных, объединенных в группы по 10-12 человек (ведение общей кассы для осуществления необходимых покупок, приготовление еды, стирка, уборка помещения и т.д.). Самообслуживание представляет собой серьезную основу развития личной ответственности.
К задачам социального работника в пенитенциарных учреждениях относится также содействие обеспечению своевременной медицинской помощи заключенным.
По мнению западных специалистов, «терапевтизация» всей деятельности пенитенциарного института подразумевает терапевтическое проникновение во все сферы функционирования учреждения с целью создания естественных форм общения в максимально приближенных к обычной жизни ситуациях. Развивая с этой целью идею относительной открытости учреждения и включения внешнего мира в его оздоровление, некоторые ученые предусматривают следующие меры:
- «импорт» специалистов и возможных услуг: приглашение специалистов, не работающих непосредственно в правовой системе, например, для консультаций по правовым вопросам, по проблемам социального страхования, регулирования денежных вопросов, для проведения специальных видов терапии. Подобные мероприятия имеют то преимущество, что заключенные встречаются не только с представителями юстиции, но и с обычными гражданскими лицами и сами могут общаться с ними как обыкновенные граждане. Эта модель должна также способствовать развитию самообслуживания, когда близлежащие магазины предоставляют свои товары, банковские служащие или библиотекари предлагают свои услуги и т.д.;
- «экспорт» услуг учреждения в общество: например, предоставление специалистами учреждения консультационных услуг гражданам близлежащей части города, предоставление в их пользование помещений учреждения (спортивных площадок, залов, бассейнов и т.д.);
Проведение в учреждении мероприятий общественного характера, на которых могут присутствовать как общественность, так и заключенные;
Организация для заключенных опыта реальности вне учреждения (возможность свободного выхода и возвращения), например, работа за пределами учреждения, выход за покупками и т.д.;
Привлечение к процессу оздоровления клиентов лиц, имеющих значение для его успешной реализации;
Организация встреч с населением и т.д.
Все эти мероприятия и формы работы предусматривают прежде всего установление и развитие социально-полезных связей между заключенным и внешним миром. Все социальные связи, которые поддерживает заключенный можно условно разделить на социально-полезные, социально-нейтральные и социально-негативные. При определении социально полезных связей необходимо учитывать следующие критерии: заключенный стремится к их устойчивости и стабильности, возлагает определенные надежды на их сохранение и развитие в будущем; эти связи способствуют таким изменениям в личности и поведении заключенного, которые приближают его к социально приемлемым стандартам. Таким образом, социально-полезные связи имеют три особенности: заключенный является их активным субъектом; они имеют большое значение для заключенного; они позитивно влияют на самого клиента. Объектом социально-полезных связей могут выступать семья, близкие и друзья, представители бывшего трудового коллектива, общественных организаций, органов власти и самоуправления. Задача социального работника - выступать активным посредником, всячески способствовать развитию социально-полезных связей заключенного.
Все эти формы работы уже представлены в деятельности учреждений лишения свободы за рубежом.
Однако на основе выполненного анализа можно утверждать, что социальная работа в пенитенциарной сфере обладает еще несколькими специфическими принципами, это: гуманизм, законность и справедливость.
Принцип законности в деятельности социальных работников в пенитенциарной сфере имеет глубокие моральные основания. Социальный работник должен способствовать приведению осужденного к законопослушному поведению. Наиболее общее содержание принципа законности вытекает из ч.2 ст.15 Конституции РФ: ”Органы государственной власти, органы местного самоуправления, должностные лица, граждане и их объединения обязаны соблюдать конституцию РФ и законы”. Лица, отбывающие наказание обязаны неуклонно соблюдать требования законов, определяющие порядок и условия исполнения наказания. В соответствии с новой редакцией ст.10 Исправительно-трудового кодекса осужденным должны быть разъяснены в полном объеме их права и обязанности, условия труда и отдыха, предусмотренные для них законом. Реализация принципа законности при исполнении уголовных наказаний состоит в том, что: во-первых, должно быть строго соблюдено правовое положение осужденных, обеспечено неуклонное выполнение ими возложенных на них обязанностей и запретов; во-вторых, должна быть обеспечена реальная возможность использования осужденными или лицами представляющими их интересы, прав предоставляемых законом. Однако, зачастую применение этого принципа к осужденным носит преимущественно декларативный характер и задача социального работника обеспечивать и использовать данный принцип к осужденным в реальности. Принцип справедливости содержит требование соответствия между практической ролью различных людей в жизни общества и их социальным положением, между их правами и обязанностями, деянием и воздаянием, трудом и вознаграждением, правонарушением и взысканием, заслугами людей и их признанием. Несоответствие в этих отношениях расценивается как несправедливость. В философской литературе принято усматривать в справедливости два аспекта: уравнивающий и распределяющий. Первый связан с необходимостью обеспечения равенства граждан перед законом, второй аспект гласит, что: ”наказание или иная мера уголовно-правового воздействия, подлежащая применению к лицу совершившему преступление, должны быть справедливыми, то есть соответствовать тяжести преступления, обстоятельствам его совершения и личности виновного” (ст.6 УК РФ).
Принцип справедливости должен реализовываться не только исполнением уголовно-карательных правоограничений, но и применением к осужденным льгот и поощрений. В целом справедливость - один из наиболее важных принципов, который должен обеспечиваться в деятельности социального работника в пенитенциарной сфере.
Принцип гуманизма является основополагающим в деятельности социального работника, Он находит свое выражение в Конституции РФ провозглашающей, что: ”человек, его права и свободы являются высшей ценностью» (ст.2). В соответствии с ч.2 ст.21 Основного Закона, “никто не должен подвергаться пыткам, насилию, другому жестокому или унижающему человеческое достоинство обращению или наказанию”. Принцип гуманизма отражен в ст.7 УК РФ: ”Наказание и иные меры уголовно-правового воздействия не могут иметь своей целью причинение физических страданий или унижение человеческого достоинства”. Гуманизм по сложившимся в советской юридической науке понятиям имеет две стороны. Одна сторона выражается в “ минимуме и мягкости репрессии”. Другая сторона защищает общество и допускается существование самых суровых наказаний, вплоть до смертной казни. По нашему мнению такое понимание гуманизма несколько устарело ибо оно по существу оправдывает период 30-х – начало 50-х гг. хх столетия в России, когда уголовная репрессия была наиболее сурова, а миллионы людей отбывали наказание в сталинских лагерях и тюрьмах. По нашему мнению гуманизм в отношении к преступнику означает прежде всего “человеческое” отношение государства и общества к нему и неверно сводить его к всего лишь всевозможным направлениям послаблений для осужденных при исполнении наказания. Гуманизм – это отказ от так называемого “функционального” подхода к осужденному, когда он рассматривался как “функция”, средство достижения уголовно-исполнительной системой экономических, финансовых, политических и.т.п. целей. Гуманизм- это прежде всего признание возможности каждого осужденного вернуться к законопослушной жизни в обществе, это признание сотрудниками уголовно-исполнительной системы, осужденных как равных себе по их человеческому естеству и сущности. Однако в то же время принцип гуманизма не означает всепрощенства, строгость режима исполнения наказания может даже усиливаться, но подобные меры не должны вести к разрушению человеческого в человеке, подрывать здоровье осужденного, превращать его в объект манипулирования. Принцип гуманизма отражается в международных документах об обращении с осужденными. Таким образом принцип гуманизма опровергает то мнение, что тюрьма делает ужасным плохого человека, а хорошего – плохим.
Социальный работник более чем другие специалисты пенитенциарной системы должен ориентироваться на принцип гуманизма в своей работе с осужденными, так как именно он понимает, что обращаясь с осужденными как с “ низшим существом” мы только вызываем к проявлению худшие качества его личности, которые он проявляет в отместку обществу. Используя репрессивные меры по отношению к осужденному мы никогда не сможем добиться, чтобы осужденный смотрел на мир и совершал свои поступки с позиций гуманизма и человеколюбия. Поэтому ориентация пенитенциарной системы именно на нравственно-гуманистические принципы и проведение в соответствии с ними пенитенциарной политики является важнейшей задачей современного общества. И проводить в жизнь эти принципы должен именно социальный работник в виду спецефических особенностей его профессиональной деятельности.
3. Функции социального работника в пенитенциарных учреждениях РФ:
В пенитенциарных учреждениях важнейшие функции социальных работников состоят в том, чтобы: вместе с осужденными и персоналом-администрацией составить план обучения и работы в период лишения свободы; помочь осужденным преодолеть психологический кризис в связи с нахождением их под арестом; содействовать в адаптации их к среде ИТУ; помочь организовать свободное время и продолжить обучение; защищать и наблюдать, чтобы не нарушались права осужденных; помогать советом родственникам заключенного в решении проблем связанных с лишением его свободы; помогать заключенному в регулировании финансовых вопросов; подготовить заключенного к выходу на свободу, в том числе по возможности подыскать ему жилье, работу; регулировать отношения осужденных и персонала, ибо зачастую сотрудники ИТУ относятся к осужденным как к безнадежно неисправимым, что служит благодатной почвой для властного произвола. Также одной из главнейших функций остается помощь наиболее нуждающимся в ней группам и категориям осужденных которые и на воле традиционно являются объектами социальной работы. Это прежде всего - несовершеннолетние, молодежь, женщины, безработные, пенсионеры, инвалиды.
Наиболее интенсивное развитие социальной работы в России, началось в 90-е. годы XX в. На современном этапе развития социальной работы в России большое значение имеет разработка ее теоретических основ.
Существует несколько моделей теоретического обоснования практики социальной работы в обществе. Все эти модели можно свести к трем основным:
1) Психолого-ориентированная;
2) Социолого-ориентированная;
3) Комплексно-ориентированная.
Теоретическое обоснование различных направлений социальной работы в обществе, разработано в большей или меньшей степени. Так, например, изучение источников по теории социальной работы показало, что если социальная работа с инвалидами, детьми, пожилыми, женщинами, безработными и другими категориями населения имеет довольно разработанное теоретическое обоснование, то теория социальной работы в пенитенциарной сфере в отечественной науке фактически не рассматривается. Возможно, потому, что долгое время считалось, что осужденные не могут быть клиентами социальной работы, так как они не являются полноправными членами общества и отбывают заслуженное наказание, не имея права на помощь социальных работников, т.е. по сути феномен преступности рассматривался с позиций морали и эмоций. Общество рассматривает преступников как группы чуждых, стоящих вне общества элементов. «В преступниках видят только «монстров». Этим общество поступает с уголовными преступниками так же, как они поступают со своими жертвами». Однако на основе анализа данных о преступности, о преступных личностях можно утверждать, что преступность – это разновидность человеческого поведения, а преступники – это девианты. Правонарушение – одна из форм антисоциального поведения, поведения нестандартного, отличающегося от норм, установленных в обществе как законодательно, так и в морально-этической сфере. «Существует так называемая девиантная субкультура, которой является такая система ценностей, норм и форм поведения, которую признает определенная группа антиобщественных элементов и строит на ней свои отношения друг с другом. Эта субкультура ведет себя внутри общества сравнительно отчужденно, что порождает существование конфликта с обществом». Деятельность социального работника должна быть направлена именно на преодоление и предотвращение такого конфликта и максимально возможное устранение такой девиантной субкультуры. Некоторые аспекты теории пенитенциарной социальной работы обсуждаются в различных аспектах права, педагогики, психологии, психиатрии, социологии, однако, тем не менее, единой теории пенитенциарной социальной работы не существует. Теоретическое обоснование пенитенциарной социальной работы также сводится к психолого-ориентированным, социолого-ориентированным и комплексным моделям. Наиболее эффективной моделью пенитенциарной социальной работы является именно комплексная. Существует и определенная особенность пенитенциарной социальной работы, которая заключается в том, что она больше чем все другие направления социальной работы в обществе, изолирована от этого общества. И регулируется юридическо-правовыми нормами в соответствии с уголовным и уголовно-исполнительным законодательством РФ, тогда как все другие направления социальной работы опираются в основном на гражданское, административное и социальное право. Этот факт, несомненно, должен учитываться при подготовке специалиста по пенитенциарной социальной работе, причем как профессиональной, так и нравственно-этической. Необходимо разработать специальные программы обучения для подготовки именно социальных работников в пенитенциарной сфере, в которых основной упор должен быть сделан на правовое образование будущих социальных работников
Также в рамках общей теории социальной работы необходимо разработать единое теоретическое обоснование пенитенциарной социальной работы, этого требует практическая деятельность пенитенциарной системы, преобразование которой и перестройка самих принципов пенитенциарной политики с репрессивных на гуманистически-ориентированные, усилиями одного МВД РФ невозможно. Необходимы общественные институты, которые могли бы эффективно регулировать пенитенциарную систему. Одним из таких институтов и является социальная работа. Для разработки теоретических оснований Российской пенитенциарной социальной работы, возможно, обращение к международному опыту. В странах Западной Европы и США институт социальной работы в пенитенциарной сфере довольно развит и хорошо теоретически «подкован». Однако при этом следует учитывать специфику ситуации сложившейся в пенитенциарной системе современной России. Это, конечно же, и стереотипы в отношении осужденных сложившиеся в нашем обществе, и экономическая ситуация.