43. Индукционные датчики.

Индукционные преобразователи основаны на использовании закона электромагнитной индукции. Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС в катушке (контуре) определяется формулой

Е = –dψ/dt,

где ψ – потокосцепление.

В преобразователях второй группы постоянный магнит и катушка неподвижны, а индуцированная ЭДС наводится путем изменения магнитного потока вследствие колебаний полного магнитного сопротивления цепи. Конструкции таких преобразователей показаны на рис. 3.30,в,г.

На рис. 3.30,в вращается индуктор 1 с зубцом относительно магнитной головки 2. Зазор минимальный между зубом индуктора и головкой не превышает 0,1 мм. При этом магнитное сопротивление минимально.

Р ис. 3.30. Конструкции преобразователей скорости перемещения

Индукционные преобразователи, представляющие собой небольшие генераторы постоянного либо переменного тока, используются в приборах для измерения скорости вращения валов (тахометры), а также в приборах для измерения скорости линейных и угловых перемещений.

44. Пьезоэлектрические и термоэлектрические датчики.

Пьезоэлектрическими называются кристаллы и текстуры, электризующиеся под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и деформирующиеся в электрическом поле (обратный пьезоэффект). Пьезоэффект обладает знакочувствительностью. Пьезоэлектрическими свойствами обладают многие природные вещества: кварц, турмалин, ниобат лития, сегнетова соль и др., а также искусственно создаваемые и специально поляризуемые в электрическом поле пьезокерамики: титанат бария, титанат свинца, цирконат свинца и др. Преобразователи, в которых используется прямой пьезоэффект, применяются в приборах для измерения силы, давления, ускорения. Преобразователи, где используется обратный пьезоэффект, применяются в качестве излучателей ультразвуковых колебаний в расходомерах, ультразвуковых датчиках уровня, в методах неразрушающего контроля качества изделия и др.

На рис. 3.38 схематично изображено устройство пьезоэлектрического преобразователя силы.

Рис. 3.38. Устройство пьезоэлектрического преобразователя

Измеряемое давление Р действует на мембрану 1, представляющую собой дно корпуса преобразователя. Наружные обкладки кварцевых пластин 2 заземляются, а средняя – латунная фольга – изолируется от корпуса самим кварцем, имеющим очень высокое удельное сопротивление. Кварцевые пластины Х-среза соединены параллельно. Сигнал с кварцевых пластин снимается экранированным кабелем 5.

Явление термоэлектричества было открыто в 1823 г. Зеебеком и заключается в следующем. Если составить цепь из двух различных проводников (или полупроводников) А и В, соединив их между собой концами, как показано на рис. 3.59,а, причем температуру q₁ одного места соединения сделать отличной от температуры q₀ другого, то в цепи потечет ток под действием ЭДС, называемой термоэлектродвижущей силой (термоЭДС).

Е_АВ(q₁, q₀) = f(q₁) – f(q₀).

Рис. 3.59. Термоэлектрический контур

Подобная цепь называется термоэлектрическим преобразователем или термопарой. Проводники, составляющие термопару, называются термоэлектродами, а места их соединения – спаями. У любой пары электродов значение термоЭДС зависит только от природы проводников и разности температур спаев. Термоэлектрический контур можно разомкнуть в любом месте и включить в него один или несколько разнородных проводников. Если все появившиеся при этом места соединения находятся при одинаковой температуре, то в них не возникает паразитных термоЭДС. Поэтому прибор для измерения термоЭДС может быть включен как между свободными концами термопары, так и в разрыв одного из термоэлектродов, как показано на рис. 3.59,б,в.