Содержание

Введение	3
1 Конструктивное устройство, принцип действия и область применения индукционных преобразователей	6
2 Индукционный преобразователь с линейным перемещением катушки	14
3 Погрешность индукционных преобразователей	18
4 Двухканальный индукционный измеритель расстояний и линейных перемещений	20
4.1 Назначение прибора	20
4.2 Технические характеристики	21
4.3 Принцип действия прибора	21
4.4 Принципиальная схема	23
4.5 Конструкция прибора	25
4.6 Калибровка прибора	27
4.7 Работа прибора в качестве пневмографа	29
Заключение	30
Список использованных источников	31

Введение

Термин "электромагнитные преобразователи" объединяет четыре типа преобразователей: индуктивные, трансформаторные, магнитоупругие и индукционные. Для всех этих преобразователей характерно использование зависимости характеристик магнитной цепи (магнитного сопротивления, магнитной проницаемости, магнитного потока и др.) от величины механического воздействия на элементы этой цепи.

Принцип действия индуктивных датчиков заключается в изменении индуктивности (коэффициента самоиндукции) катушки с сердечником вследствие изменения магнитного сопротивления ее магнитной цепи. Магнитное сопротивление изменяется либо при воздействии ферромагнитной массы колеса (оси), либо в результате изменения значения силы электрического тока, создающего манитное поле. Индуктивные датчики относятся к классу параметрических.

Принцип действия индукционных датчиков основан на явлении электромагнитной индукции (законе Фарадея): при воздействии ферромагнитной массы колеса на связующее магнитное поле изменяется значение магнитного потока, в результате чего в катушке с сердечником индуцируется ЭДС. Индуцированная ЭДС определяется скоростью изменения магнитного потока Ф, сцепленного с катушкой из W витков:

(1)

где Ф - магнитный поток, пронизывающий витки катушки; W – число витков катушки.

Следовательно, индукционные преобразователи можно применять для измерения линейных и угловых перемещений.

Индукционные датчики имеют две основные разновидности — магнитоиндукционные и индукционные электромагнитные. У магнитоиндукционных датчиков связующее магнитное поле постоянное, его источником является постоянный магнит. У индукционных электромагнитных датчиков связующее магнитное поле переменное, его источником является источник переменного напряжения (тока). По принципу построения схем обработки выходных сигналов индукционные электромагнитные датчики называют датчиками дифференциально-трансформаторного типа.

В отличие от индуктивных датчиков индукционные относятся к разряду генераторных преобразователей, так как при воздействии входной величины они способны генерировать электрическую энергию.

Так же индукционные датчики можно разделить на две другие подгруппы: первую составляют датчики, в которых изменение магнитного потока, пронизывающего витки катушки, осуществляется либо перемещением последней в постоянном поле магнита (рисунок 1а,б), либо перемещением

магнита относительно неподвижной катушки (рисунок 1в). В датчиках второй

группы постоянный магнит и катушка неподвижны, а ЭДС индуцируется посредством изменения магнитного потока из-за колебаний магнитного сопротивления цепи, создаваемых чаще всего изменением воздушного зазора в этой цепи (рисунок 1г).

Рисунок 1 – Примеры конструкций индукционных датчиков

Индукционные датчики используются для измерения линейных перемещений и скоростей,параметров вибраций и сейсмических колебаний, угловых перемещений, частоты вращения, расхода электропроводящих жидкостей, параметров магнитных полей и других величин.

Измерение параметров вибраций часто осуществляют с помощью датчика, изображенного на рисунке 1а. Поскольку выходной сигнал датчика пропорционален скорости перемещения катушки относительно полюсов магнита, то для нахождения виброперемещений или виброускорений используют дифференцирующий или интегрирующий усилитель. Обычно с помощью индукционного датчика можно измерять вибрации, максимальная частота которых не превышает 500 Гц.

Измерение частоты вращения осуществляют тахогенераторами, изображенными на рисунке 1б и г.

Для измерения индукции переменного магнитного поля используют датчики с неподвижными обмотками, в которых наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитного потока.

Измерение индукции постоянного магнитного поля часто осуществляют с помощью датчиков с принудительным изменением магнитного потока. Это можно осуществить выключением источника поля, удалением датчика из магнитного поля или поворотом датчика на 90°. Все это приводит к возникновению на выходе датчика импульса тока, который можно измерить, например, с помощью интегратора.

Измерение параметров постоянного магнитного поля осуществляют также с помощью датчиков с вращающимися или вибрирующими чувствительными элементами, создающими переменный поток, пронизывающий витки измерительной катушки. К недостаткам таких устройств следует отнести высокий уровень шума коллектора и наводками электродвигателя в цепи питания. Свободным от этих недостатков является датчик магнитного поля, изображенный на рисунке 1д. Основу его составляет тонкостенный цилиндрический вибратор из сегнетокерамики PbZrCb с металлизированными внутренней и внешней поверхностями. Внутренний электрод имеет продольный разрез, а внешний представляет собой короткозамкнутый виток, на котором находится вторичная многовитковая обмотка. Датчик помещается в измеряемое магнитное поле, направленное параллельно оси цилиндра. Переменное напряжение вследствие явления электрстрикции возбуждает радиальные вибрации датчика, сопровождающиеся периодическим изменением его диаметра. Это приводит к изменению магнитного потока, пронизывающего витки измерительной катушки, в результате чего в ней индуцируется ЭДС, пропорциональная индукции магнитного поля.

Порог чувствительности средств измерений с индукционными преобразователями определяется главным образом механическими помехами (вибрации, сейсмические и акустические воз­действия), которые приводят к колебаниям преобразователя и наве­дению дополнительной ЭДС, а также дрейфом интегрирующего выход­ного преобразователя. Наиболее чувствитель-ные магнитоэлектриче­ские веберметры имеют цену деления 5 • 1СГ⁶ Вб, а фотогальвано,метри­ческие веберметры — 4…10⁸ Вб.