Lekciya_14.ppt

катушку индуктивности, полное сопротивление которой меняется при взаимном относительном перемещении

элементов магнитопровода под влиянием измеряемого параметра.
По принципу работы индуктивный преобразователь – датчик перемещений, однако, преобразуя разные физические величины (давление, сила, угол поворота, расход жидкости или газа и т.п.) в перемещение, можно эти физические величины эффективно измерять.
Структурная схема типовой измерительной системы, содержащей индуктивный преобразователь, включает схему включения датчика, питаемую от генератора и преобразующую изменение сопротивления катушки в изменение напряжения или тока; усилитель сигналов датчика; демодулятор (амплитудный детектор), выделяющий огибающую промодулированного и усиленного напряжения несущей частоты; усилитель постоянного тока, усиливающий сигнал низкой частоты; устройство, регистрирующее выходной сигнал в виде напряжения или тока.

принципу прямого преобразования, поэтому ее интегральная чувствительность определяется соотношением:

где коэффициенты преобразования соответственно усилителя, демодулятора и регистратора.

Имеются два класса преобразователей: с изменяющейся индуктивностью и с изменяющимся активным сопротивлением.
Преобразователи первого класса делят на датчики с замкнутой магнитной цепью и датчики с разомкнутой магнитной цепью.

с замкнутой магнитной цепью а) и разомкнутой магнитной цепью б),

а преобразователи с изменяющимся активным сопротивлением – в виде варианта в).

1, на котором размещена катушка 2, и подвижного якоря 3.

При перемещении якоря изменяется длина воздушного зазора и, следовательно, магнитное сопротивление сердечника, что вызывает изменение индуктивности катушки датчика, которая может быть зарегистрирована.

Возможен вариант преобразователя, в конструкции которого якорь перемещается горизонтально относительно П–образного сердечника и изменяет эффективную площадь замыкания магнитного потока. Оба варианта датчика: и с переменным зазором, и с переменной площадью – относятся к датчикам с замкнутой магнитной цепью.

Пример датчика с разомкнутой магнитной цепью , называемого соленоидным или плунжерным преобразователем, показан в виде модификации б). Преобразователь представляет собой катушку 1, из которой может выдвигаться ферромагнитный сердечник 2 (плунжер), что приводит к изменению индуктивности катушки.

переменным зазором (модификация а).
Основные соотношения для ее расчета индуктивности

катушки имеют вид:


где число витков катушки; пронизывающий ее магнитный поток; проходящий по катушке ток.
полное сопротивление магнитному потоку, которое состоит из двух составляющих: магнитного сопротивления сердечника и магнитного сопротивления воздушных зазоров .

намагничивания сердечника, то



где

суммарное магнитное сопротивление участков магнитопровода; длина средней силовой линии по участкам магнитопровода; их поперечное сечение; магнитная проницаемость материала сердечника; магнитная постоянная; соответственно длина и сечение воздушного зазора. Отсюда:

, для удовлетворительной работы датчика требуется

выполнение условия , что достигается выбором для магнитопровода материала с большим значением магнитной проницаемости , то окончательно получаем:


Полное комплексное сопротивление катушки запишется в виде:

а его модуль равен:

в виде:



где

добротность индуктивного датчика,
характеризуемая отношением запасенной энергии в контуре к
энергии рассеянной. Значения для разных сердечников
такие: сталь -- пермаллой --
ферриты --

чувствительность индуктивного преобразователя удобно характеризовать величиной:



из которой

следует существенное возрастание чувствительности датчика с уменьшением протяженности воздушного зазора .

из двух одинаковых одинарных преобразователей, которые имеют общий подвижный элемент.

Примеры схем таких преобразователей приведены на рисунке:

тока, преобразующая в изменение тока

;
схема делителя напряжения, преобразующая в изменение напряжения ;
мостовая схема включения, обеспечивающая преимущества дифференциальных индуктивных преобразователей по сравнению с одинарными датчиками;
трансформаторная схема включения, основанная на измерении ЭДС, наведенной во второй обмотке датчика при изменении первой обмотки;
частотная схема включения, в которой изменение индуктивности катушки, входящей в состав колебательного контура, трансформируется в изменение частоты генерации , измеряемой, например, с помощью частотомера.