10.Индукционные преобразователи для измерения частоты вращения.

Для измерения частоты вращения используется и преобразователи. Конструктивно они отличаются от преобразователей магнитной индукции тем, что дополняются устройством (обычно постоянный магнит) создающим магнитное поле с заданной индукцией , а вращение подвижных элементов осуществляется объектом частота вращения которого измеряется. На рисунке а показано принципиальное устройство тахогенератора, выходная ЭДС которого , где - частота вращения катушки.

Рисунок а

Для измерения частоты вращения используется также N преобразователи с неподвижной обмоткой рисунок б.

Рисунок б

В этом преобразователе постоянный магнит и катушка содержащая две полуобмотки с числом витков неподвижны, при вращении ротора происходит перераспределение магнитного потока постоянного магнита: увеличивается поток через полюс магнитопровода под которым проходит зубец ротора и уменьшается поток через полюс под которым проходит паз ротора.

Поток постоянного магнита при этом остается неизменным Ф, так как полное магнитное сопротивление для суммарного потока остается почти постоянным таким образом в части магнитопровода образованного полюсами 1 и 2 и ротором за счет изменения размагничивания полюсов при вращении ротора появляется переменная составляющая магнитного потока и в катушке индуктируется ЭДС частота которой определяется частотой вращения и числом зубцов ротора ; .

А амплитуда этой переменной составляющей , где

- амплитуда переменной составляющей потока.

В подобных преобразователях в качестве выходной величины чаще используют не ЭДС, а частоту.

11.Индукционные преобразователи параметров вибрации.

Принцип действия преобразователя виброскорости поясняет рисунок а)

а)

В катушке, колеблющейся в зазоре, индуктируется ЭДС:

B_N – индукция в зазоре

w – число витков

l_ср – средняя длина витка

Чтобы получить значение виброперемещения или виброускорения выходной сигнал подается соответственно на интегрирующий или дифференцирующий усилитель.

Во избежание нелинейных искажений выходного электрического сигнала, повторяющего по форме входной механический сигнал, усредненное по всем виткам значение индукции при колебаниях катушки должно оставаться постоянным, для этих целей длина катушки l выбирается или меньше ширины зазора l₀ так, чтобы при колебаниях катушка не доходила до его краёв или больше ширины зазора так, чтобы края катушки были всегда за пределами зазора.

Обычно индукционные преобразователи применяются для измерения параметров вибраций в диапазоне частот 1 – 50 Гц , при амплитуде вибраций не более 1 – 5 мм. Чувствительность индукционных преобразователей сейсмоприёмников у конкретного преобразователя 140 В/м/с.

12.Индукционные преобразователи расходомеров.

Принцип действия индукционного преобразователя расходомера поясняется рисунком а). Потоки жидкости, движущийся в трубопроводе 1 из немагнитного материала между полюсами магнита возникает ЭДС, значение которой пропорционально скорости движения потока.

, где В – магнитная индукция, D – диаметр трубы, V – скорость движения жидкости. Эта ЭДС снимается с помощью электродов 2 и 3, изолированными от трубопровода.

а)

Как видно из приведенного уравнения генерируемая в преобразователе ЭДС не зависит от свойств жидкости и поэтому индукционные расходомеры принципиально могут быть применены для самого широкого класса жидкости, однако свойства жидкости определяют внутреннее сопротивление преобразователя и возможности дальнейшего точного преобразования и измерения ЭДС, поэтому в технических характеристиках расходомера всегда указывается минимальная электрическая проводимость жидкости , для измерения расхода которой он может быть применен.

Индукционные расходомеры используют для измерения скоростей в жидких металлах ( жидкостей с электронной проводимостью ), водных растворов ( жидкостей с ионной проводимостью ), возможно применение их для измерения скоростей электрических жидкостей.

Индукционные преобразователи расходомеров промышленного предназначения имеют чувствительность 0.5 – 1.5 мВ/м/с.

Диаметр трубопроводов может быть весьма значительным и поэтому для создания магнитного поля используют обычно не постоянные магниты, а электромагниты. В расходомерах для жидких металлов применяется электромагниты, питаемые постоянным током. В расходомерах для воды и электролитов используется электромагниты ( рис.б ), питаемые для исключения напряжения поляризации только переменным током частоты 10 – 1000 Гц.

б)

В этом случае выходной сигнал так же является переменной ЭДС и из него легко могут быть исключены гальваническая и термо ЭДС . Однако в переменном магнитном поле кроме ЭДС, обусловленной движением контура будет индуктироваться трансформаторная ЭДС.

Для того, чтобы уменьшить трансформаторную ЭДС провода вторичного контура стремятся расположить так, чтобы площадь S_k сцепления контура с переменным потоком была минимальной. Положение проводников, находящихся в поле должно быть строго фиксировано, чтобы величина S_k не изменялась. В контур вводятся специальные компенсационные петли ( обмотка W1), в которых наводится ЭДС , включаемая встречно с ЭДС , регулируемая так , чтобы :

Кроме того, помеха в виде трансформаторной ЭДС и полезной ЭДС, пропорциональна скорости движения как видно из приведенных выражений сдвинуты по фазе на угол π/2 и могут быть разделены на выходе фазочувствительным усилителем.