Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Эл. изм-ния неэл. вел. 2013.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
5.43 Mб
Скачать

6. Индукционные преобразователи

В индукционных преобразователях для преобразования механических перемещений в электрический сигнал используется явление электромагнитной индукции – наведение ЭДС в электрическом контуре, в котором меняется магнитный поток. Индукционные преобразователи относятся к преобразователям генераторного типа. Наведение ЭДС происходит независимо от причины изменения магнитного потока: перемещается ли обмотка в постоянном магнитном поле или магнит в неподвижной обмотке.

Величина индуцированной в катушке ЭДС определяется зависимостью:

;

где – мгновенное значение ЭДС; – число витков катушки; Ф – магнитный поток.

Из приведенного соотношения видно, что индукционный преобразователь может применяться только для измерения скорости перемещения.

Рассмотрим два типа индукционных преобразователей.

Рисунок 6.1. Конструкции индукционных преобразователей: а – для измерения поступательного перемещения; б – для измерения вращательного движения

Наведение ЭДС для схемы «а» равна:

,

а для схемы «б»:

Выходной сигнал имеет два информативных параметра: наведенная ЭДС ; частота изменения выходного сигнала. Первый информативный параметр неудобен тем, что он зависит не только от скорости вращения, но и от других внешних факторов, например температуры. Второй параметр используется более часто, так как он не зависит от внешних факторов, а зависит только от скорости вращения вала.

7. Пьезоэлектрические преобразователи

Пьезоэлектрические преобразователи являются преобразователями генераторного типа, в них генерируется электрический заряд .Эти преобразователи являются устройствами чувствительными к силе, поэтому они употребляются для измерения физических величин, которые могут быть приведены к силам. Пьезоэлектричество появляется в кристалле определенной конфигурации, когда они подвергаются сжатию или растяжению, при этом кристалл поляризуется и на его поверхности образуется электрический заряд. Поляризация пропорциональна приложенному усилию и изменяет знак при изменении знака усилия. Это прямой пьезоэлектрический эффект. Он используется для измерения силы, давления, ускорения и др. Помимо прямого имеется обратный пьезоэффект, который заключается в том, что электрическая поляризация вызывает механические напряжения в кристалле, что приводит к изменению его геометрических размеров. Обратный пьезоэффект используется для ультразвуковой локации, как испонительтый элемент в устройствах автоматики, например при перемещении определенных приборов, изменения оптического фокуса телескопа. Наиболее заметен пьезоэффект в веществах с естественной анизотропией кристаллической структуры или в материалах с искусственной анизотропией. Наиболее распространенным материалом является кварц. Пластина пьезопреобразователя вырезается из кристалла кварца параллельно его осям x, y, z (рисунок 7.1.).

Рисунок 7.1. Ориентация пластины П в кристалле кварца

Под влиянием сил Fx и Fy на плоскостях перпендикулярных к оси х появляется заряд. Ось х называется электрической осью, а эффект называется продольным. Под действием силы Fz электризация не возникает. Этот эффект называется поперечным. Заряды q, возникающие под действием силы Fx, не зависят от геометрических размеров кристалла. При действии силы Fy возникает заряд на сторонах, перпендикулярных электрической оси. Заряд зависит от геометрических размеров пластин.