54

.

Коефіцієнти передачі по струмі та напрузі зв’язані відношенням K_U = K₁ּZ_н . Для простого індуктивного датчика коефіцієнт передачі по току

де U – діюче значення напруги живлення, В; f – частота змінного струму у котушці датчика, Гц; S_M – площа перетину магнітопроводу, м²; ω – число витків.

У диференціальних індуктивних датчиках значення коефіцієнта передачі по струму та напрузі залежать від схеми включення. Формули для підрахунку коефіцієнта передачі по струму для різних схем приведені у табл. 12.

Таблиця 12.

Коефіцієнти передачі по струму для диференціальних індуктивних датчиків.

Схема	K1

Значення відповідних коефіцієнтів передачі по напрузі знаходяться з рівняння K_U = K₁ּZ_н . У трансформаторних датчиках лінійне або кутове переміщення перетворюється у вихідну напругу змінного струму наступним чином: вхідна величина змінює коефіцієнт індуктивного зв’язку між обмотками, одна з яких живиться змінним струмом, а інша є вихідною. Ці датчики еквівалентні пропорціональним ланкам. Їх коефіцієнти передачі, які залежать від конструкції та схеми включення, приведені у табл. 13.

Таблиця 13.

Коефіцієнти передачі по напрузі для трансформаторних датчиків.

Схема (креслення)	Тип датчика
	Диференціальний
U	Диференціальний з обмотками на якорі
	Соленоїдного типу

продовж. табл. 13.

Схема (креслення)	Тип датчика
	З поворотною рамкою

Примітки. У формулах використовуються слідуючі позначення: ω₁ – число витків первинної обмотки; ω₂ - число витків вторинної обмотки; α₀– початковий кут нахилу якоря, рад; k_м – конструктивний коефіцієнт; ω_p – число витків рамки; S_p – площа рамки, м².

Принцип дії магнітопружних датчиків грунтується на явищі зміни магнитної проникненості феромагнітних матеріалів, в залежності від величини механічних напруг, які виникають в них. Вони використовуються для виміру великих зусиль, порядку 10⁴-10⁶ Н. У динамічному відношення магнітопружні датчики еквівалентні пропорціональним ланкам. Їх коефіцієнт передачі (відносна чутливість)

де - відносна зміна магнітної проникненості; - відносна деформація; - механічна напруга, Н / м²; -розмір магнітопроводу у напрямку перетворюємої деформації, м.

Звичайно магнітопружні датчики виконуються з залізо-нікелевих сплавів. Для них величина коефіцієнта передачі К=22ּ10⁴кН/ м²

Ємкістні датчики.

Ємкістними датчиками називаються перетворювачі неелектричних величин (зусилля, переміщення, рівня рідини, вологості, складу і т. д.) у зміні електричної ємкості. Конструктивно такі датчики представляють собою невеликі плоскі або циліндричні конденсатори. Ємкість плоского конденсатора у пікофарадах

де ε – відносна діелектрична проникненість; S – площа перекриття пластин, м²; d – зазор між пластинами, м.

Ємкість циліндричного конденсатора у пікофарадах

де - довжина циліндра, м; d₁; d₂ – діаметри внутрішньої та зовнішньої обкладок конденсатора, м.

У ємкістних датчиках під дією вхідного сигналу змінюється одна з величин, від якої залежить ємкість (ε, S або d). В залежності від того, на який параметр датчика впливає вимірювальна неелектрична величина, розрізняють датчики переміщення зі змінною відстанью між пластинами або зі змінною поверхнею пластин і датчики зі змінною діелектричною проникненістю ізольованого середовища. Величина ємкості датчиків звичайно мала і складає 10 – 100 пФ. Це приводить до необхідності використання струмів збільшеної частоти (від 400 Гц до декілька мегагерц), що є їх суттєвим недоліком.

Ємкістні датчики практично безінерційні. Тому вони застосовуються для виміру швидкозмінюючого тиску, невеликих переміщень, рівня рідини і т. д. Чутливість (коефіцієнт передачі) ємкістних датчиків визначається величиною приросту ємкості при зміні контролюємої величини на одиницю її виміру. Числове значення К залежить від конструкції датчика, схеми його включення та від того, яка з величин, що визначає величину ємкості, змінюється під дією вхідної величини. Коефіцієнти передачі ємкістних датчиків різних типів приведені у табл.14.

Таблиця 14.

Коефіцієнти передачі ємкістних датчиків.

Креслення	Тип датчика	Коефіцієнт передачі	Примітки
	Плоский, зі змінною відстанью між пластинами		C0 – ємкість датчика при початковому зазорі, пФ; - початковий зазор, м; ω – кругова частота струму, який прохо-дить через датчик, рад/ с - переміщення пластини датчика, м; -відносна діелектрична проникненість; U1 – напруга живлення, в Sмакс – максимальна площа взаємодії пластин, м2; n – кількість нерухомих та рухомих пластин датчика; φ – кут нахилу рухомої пластини від-носно нерухомої, рад
	Плоский, диференціальний, який включений по мостовій схемі
	Плоский поворотний зі змінною пло-щиною взаємодії

продовж. табл. 14.

Креслення	Тип датчика	Коефіцієнт передачі	Примітки
	Циліндричний, для виміру перемі-щення		-початкове поглинання внутрішнього циліндра, м;
	Циліндричний, для виміру рівня ріди-ни		- відносна діелектрична проникне-ність контролюємої рідини
	Плоский для контроля товщини ма-теріалу з діелектрика		S – площа обкладок конденсатора, м2; - відносна діелектрична проникненість стрічки; d – відстань між обкладками конденса-тора, м; h – товщина стрічки, м.