26. Датчики положения, перемещения и уровня. Индуктивные и магнитные датчики (дифференциально-трансформаторные, вихретоковые датчики).

Они используются для линейных перемещений и для угловых перемещений. Получили наибольшее распространение. Используют принцип электромагнитной индукции. При движении объекта между двумя катушками меняется магнитное поле. Изменение магнитного потока преобразуется в напряжение. Из датчиков данного типа наибольшее распространение получили датчики линейного типа.

Вторичные обмотки включены встречно. Перемещается сердечник. Если сердечник стал ровно посередине, то напряжение U2 = 0 ; Если вправо смещен – U2’’ увеличивается, U2’ уменьшается

U2 = K*L*U1

K – коэффициент пропорциональности

L- перемещение

K*L=M – коэффициент взаимной индуктивности.

Такое устройство запитывают синусоидальным напряжением, чтобы высших гармоник не было. Такие датчики имеет смещение нуля, сдвинутые по фазе относительно питающего напряжения на 90º. Необходимо фазо-чувствительная схема чтобы устранить квадратурную помеху(сдвиг по фазе).

Из за того что используется трансформатор существуют электрические и магнитные потери, которые приводят к сдвигу относительно питающему режиму. Получается сдвиг. При нулевом смещение на выходе не нулевое напряжение. Сдвиг на 90º. Для снятия информации используют фазо-чувствительные устройства. Что позволяет отстроится от квадратурной помехи, но схема усложняется.

Достоинства: бесконтактные устройства с нулевыми потерями. Незначительный гистерезис как магнитный так и механический. Низкое выходное сопротивление. Высокая помехо-устойчивость. Высокая разрешающая способность. Прочная и надежная конструкция. С помощью таких датчиков можно мерять перемещение от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров(<10см). Нелинейность характеристики порядка 1%. При использовании для измерения угловых перемещений диапазон измерений составляет порядка 40º. Достаточно дешевый датчик.

Вихретоковые датчики: состоит из двух катушек, одна эталонная другая чувствительная. Реагирующая на вихревые токи индуцируемые в проводящем объекте. Этот датчик используется для детектирования приближения объектов не магнитной природы, но проводящие. Вихревые токи формируют магнитное поле направленное на встречу полю чувствительной катушки и приводящие к разбалансу между двумя катушками.

Меняется индуктивность. Это и есть выходной параметр. Разные принципы построения таких датчиков есть. Вот эти датчики позволяют определять не только положение объекта, но и измерять толщину материала, толщину не проводящих покрытий, удельную проводимость материала, дефекты изделий.

Достоинства: широкое применение, не нуждаются в магнитных материалах, за счет этого они могут работать достаточно эффективно при высоких температурах. (В частности они применяются для измерения уровня расплавленных металлов и проводящих жидкостей.) Отсутствие механической связи с объектом.