8.1.2. Электромагнитные измерительные преобразователи

Индуктивные и взаимоиндуктивные (трансформаторные) измеритель­ные преобразователи. Индуктивный ИП представляет собой ка­тушку индуктивности, а трансформаторный – катушку взаимной индуктивно­сти, параметры которой изменяются под воздействием входной вели­чины.

Индуктивный ИП (рис. 8.5, а) представляет собой электромагнит 1 с обмот­кой 2 и подвижным якорем 3, перемещающимся под действием измеряе­мой величины х. Изменение длины воздушного зазора δ приводит к изменению индуктивности об­мотки L. Зависимость L=F(δ) нелинейная. Такой ИП обычно применяется при перемещениях якоря на 0,01 – 5,0 мм.

Якорь в индуктивном ИП испытывает усилие притяжения со стороны электромагнита. Этот недостаток в значительной мере устранен в индуктив­ных дифференциальных ИП (рис. 8.5, б), у которых с перемещением якоря увели­чивается индуктивность одной катушки и уменьшается индуктивность дру­гой. Силы притяжения, действующие на якорь со стороны двух электромагни­тов, приблизительно равны друг другу и взаимно уравновешива­ются.

Дифференциальный ИП имеет более высокую чувствительность, чем обычный ИП, меньшую нелинейность функции преобразования и меньшую погрешность от влияющих величин.

Рис. 8.5 Измерительные преобразователи

Индукционные измерительные преобразователи. В индукционных ИП используется закон электромагнитной индукции, согласно которому Э. Д. С, индуцированная в катушке из  витков, равна:

, (8.4)

где dФ/dt - скорость изменения магнитного потока, сцепленного с ка­тушкой.

Индукционные ИП применяются для измерения скорости линейных и угловых перемещений.

Выходной сигнал индукционных ИП может быть проинтегрирован или про­дифференцирован во времени с помощью электрических интегрирующих или дифференцирующих устройств. После этих преобразований сигнал стано­вится пропорциональным соответственно перемещению или ускорению. По­этому индукционные ИП используются также для измерения линейных и угло­вых перемещений.

На рис. (8.6) показано устройство индукционного ИП для измерения скоро­сти линейного перемещения, а также амплитуды перемещения и ускоре­ния. Преобразователь представляет собой цилиндрическую катушку 1, пе­ремещающуюся в кольцевом зазоре магнитопровода 2.

Цилиндрический постоянный магнит 3 создает в кольцевом зазоре по­стоянное радиальное магнитное поле. Катушка при перемещении пересекает силовые линии магнитного поля, и в ней возникает Э. Д. С, пропорциональная ско­рости перемещения.

Наибольшее применение индукционные ИП получили в приборах для измерения частоты вращения (трахометрах) и в приборах для измерения парамет­ров вибраций, т. е. для измерения линейных и угловых перемещений и ус­корений (в вибромерах и акселеромерах).

Рис. 8.6. Устройство индукционного преобразователя.

Индукционные ИП для тахометров представляют собой небольшие (1 – 100 Вт) генераторы постоянного или переменного тока обычно с независимым возбуждением от постоянного магнита, ротор которых механически связан с испытуемым валом. При использовании генератора постоянного тока о скорости вращения вала судят по э. д. с. генератора, а в случае применения генератора пере­менного тока скорость можно определить как по самой э. д. с, так и по ее час­тоте.

Погрешности индукционных ИП определяются, главным образом, измене­нием магнитного поля с течением времени и при изменении темпера­туры, а также температурными изменениями сопротивления обмоток. Значе­ния погрешностей находятся в пределах 0,2 – 0,5 %. Достоинства ИП заключа­ются в сравнительной простоте конструкции и высокой чувствительно­сти.