Индуктивные преобразователи

Типы индуктивных преобразователей. На рис. 7.2, а изображен наиболее распространенный преобразователь с малым воздушным зазором , длина которого изменяется под действием измеряемой величины Р (сосредоточенной силы, давления, линейного перемещения). Вследствие изменения зазора изменяется магнитное сопротивление магнитной цепи, а значит и индуктивность катушки, надетой на сердечник и включенной в цепь переменного тока. Изменение индуктивного сопротивления катушки ведет к соответствующему изменению ее полного сопротивления Z. Таким образом, возникает функциональная зависимость между измеряемой механической величиной Р и электрическим сопротивлением Z преобразователя: и .

Преобразователь с изменяющейся в соответствии со значением измеряемой величины площадью воздушного зазора приведен на рис. 7.2, б. Преобразователи такого типа можно применять при измерении перемещений порядка 5…20 мм.

Следующим типом индуктивных преобразователей является преобразователь с разомкнутой магнитной цепью, изображенный на рис. 7.2, в. Он представляет собой катушку 1, внутри которой помещен стальной сердечник 2. Перемещение сердечника,  следовательно, и изменение индуктивности катушки является функцией измеряемой величины  Р.

Этот тип преобразователя применим для измерения значительных перемещений сердечника.
Подпись:  Рис. 7.2. Типы индуктивных преобразователей: а - с изменением величины воздушного зазора; б, в - с изменением площади воздуш-ного зазора; г - с изменением магнитного сопротивления воздуш-ного зазора
Преобразователь, показанный на рис. 7.2, г, основан на изменении магнитного сопротивления вследствие размагничивающего действия вторичных токов.

В преобразователе (рис. 7.2, г) экранирующее действие обусловлено вторичными токами в профилированном электропроводном диске 1 из меди или алюминия.

Введение в воздушный зазор диска эквивалентно введению в магнитную цепь реактивного магнитного сопротивления Хм. Таким образом, введение Хм вызывает изменение общего магнитного сопротивления, пропорционального профилю диска, и следовательно, углу поворота. Изменяя профиль диска, можно получить любой вид зависимости индуктивности от угла поворота диска.

Преобразователи этого типа используются для измерения угловых перемещений до 180…360о.

Основные соотношения для индуктивных преобразователей. Если записать выражение для электрического сопротивления катушки индуктивного преобразователя в виде

,

то нетрудно установить, что Z связано с длиной воздушного зазора гиперболической зависимостью (рис. 7.3), вследствие чего при начальном зазоре линейный участок характеристики практически ограничен значением , равным .

Подпись:  Рис. 7.3. Зависимость комплек-сного сопротивления катушки от величины воздушного зазора Увеличить линейный участок характеристики можно путем использования дифференциальных преобразователей (рис. 7.4), обе катушки которых включены обычно в два соседних плеча моста. При Р = 0 якорь 1   (рис. 7.4) расположен симметрично относительно обоих сердечников,  и магнитные сопротивления для потоков, создаваемых обеими катушками, одинаковы. Изменения магнитных сопротивлений, происходящие под воздействием измеряемой величины Р,   имеют противоположные знаки.

Как известно, ток  Iук в измерительной диагонали моста может быть с известным приближением выражен как

,

Подпись: Рис. 7.5. Зависимость полных сопротив-лений дифференциального индуктивного преобразователя от величины воздушного зазорагде k – постоянный множитель, имеющий размерность Z1 и Z2 – сопротивления катушек преобразователя.

Подпись:   Рис. 7.4. Дифференциальный индуктивный преобразователь Так как при начальном значении измеряемой неэлектрической величины мост уравновешен

(Z1 = Z2) и при использовании симметричного моста Z3 = Z4, то под действием измеряемой величины ток изменяется согласно выражению

.

Функции ; и изображены на рис. 7.5, из которого видно, что линейный участок характеристики преобразователя значительно расширился по сравнению с линейным участком  характеристики одинарного преобразователя, что позволяет увеличить рабочее перемещение якоря до .

В практике нашли применение почти исключительно дифференциальные индуктивные преобразователи.

Объясняется это не только большей линейностью характеристики, но главным образом меньшей погрешностью этих преобразователей. Одним из основных достоинств индуктивных преобразователей является возможность получения большой мощности преобразователя (до 1…5 В×А), что позволяет пользоваться сравнительно малочувствительным указателем на выходе измерительной цепи, а при необходимости – регистрировать измеряемою величину (возможно включение на выходе цепи самописца или вибратора осциллографа без предварительного усиления). В малогабаритных преобразователях, однако, часто приходиться прибегать к включению усилителя между измерительной цепью и указателем или регистратором.

Adblock
detector