1. Принцип действия и область применения ЭМ преобразователей. Одноконтурный ЭМ преобразователь (нет).

В катушке (1) возникает ЭДС при изменении магнитного потока, протекающего через сердечник катушки (8). Изменение магнитного потока получается вследствие изменения воздушного зазора (5) в магнитной цепи между диафрагмой (3) и полюсным наконечником керна (4). Зазор (5) - l - изменяется при колебании диафрагмы и модулирует магнитный поток, который создается постоянным магнитом (2) и проходит через сердечник катушки, полюсный наконечник, зазор и диафрагму.

Сердечник и диафрагма выполняются из мягкого магнитного материала (напр. пермаллой), постоянный магнит - из высококоэрцитивных сплавов Al и Ni.

Электромагнитные преобразователи могут быть использованы как для преобразования постоянного тока в переменный, так и для обратного преобразования переменного тока в постоянный.

Электромагнитные преобразователи применяют для измерения скорости, линейного и углового перемещения и других величин, предварительно преобразованных в перемещение.

Они также применяются в приборах уравновешивания, особенно при измерениях небольших отклонений от измеряемой величины, так как величина тока при этом остается почти постоянной и погрешность преобразователя существенно уменьшается.

2. Эквивалентная схема одноконтурного эм преобразователя.

????????????

3. Двухконтурный эм преобразователь.

????????????

4. Индуктивные преобразователи.

На рисунке А изображен наиболее распространенный преобразователь с малым воздушным зазором δ, который изменяется под действием измеряемой величины Р.

Рисунок А.

Определение L производится по следующей зависимости P→L→Z. Рабочее перемещение в преобразователях с переменным зазором составляет от 0,1 мм до 10 мм.

На рисунке Б изображен преобразователь с разомкнутой магнитной цепью.

Рисунок Б.

Преобразователь представляет собой катушку 1, внутри которой помещен стальной сердечник 2. Перемещение сердечника вызывает изменения индуктивности катушки. Этот тип преобразователей применяется для измерения значительных перемещений сердечника 10÷100 мм. Одним из достоинств индуктивных преобразователей является возможность получения большой мощности преобразователя (до 1÷5 ВА), что позволяет пользоваться сравнительно мало чувствительным указателем на выходе измерительной цепи и регистрировать измеряемую величину (например, самопищущим) без предварительного усиления. Лишь при мало габаритных преобразователях приходится использовать усилитель.

На практике индуктивные преобразователи всегда выполняют дифференциальными, потому как это существенно уменьшает погрешность и увеличивает линейный участок характеристики преобразователя.

Наиболее распространенной измерительной цепью является неравновесный измерительный мост. Половинки измерительного преобразователя включаются в два плеча моста.

5. Вихретоковые индуктивные преобразователи.

Принцип действия вихретокового преобразователя основан на изменении индуктивности и взаимной индуктивности катушек при приближении к ним проводящего тела. Глубина проникновения электромагнитной волны в материал определяется формулой , где - глубина проникновения в материал при котором волна затухает на 95%.

На рисунке А показано, как искажается магнитное поле катушки при приближении проводящей пластины.

Рисунок А

Присутствие вблизи витка проводящей среды приводит к изменению его первоначального поля и электрических параметров витка, т.е. активного и реактивного сопротивления. Активное сопротивление витка увеличивается засчёт роста потерь в проводящей среде, а индуктивное сопротивление уменьшается.

Значения вносимых сопротивлений R_вн, Х_вн зависят при постоянной частоте питания и геометрических размеров обмотки от расстояния от обмотки до пластины, электрической проводимости и толщины пластины пока толщина не превышает d 2 .

Вихретоковые преобразователи находят широкое применение в области бесконтактного контроля линейных размеров тонких пластин и толщины покрытий (индукционная толщинометрия) и обнаружения дефектов – поверхностных царапин и трещин. Для этих целей используются: накладные - рисунок Б, экранные - рисунок В и щелевые - рисунок Г, датчики.

Рисунок Б, В, Г.

Применять вихретоковые датчики для измерения перемещения имеет смысл только в тех случаях, когда датчик не должен иметь ферромагнитных включений, так как чувствительность вихретокового преобразователя к перемещению в 5 – 20 раз меньше чувствительности такого же по габаритам индуктивного преобразователя с катушкой, помещенной в магнитопровод с перемещающимся сердечником. Кроме того, вихретоковые преобразователи имеют большие погрешности, обусловленные температурными изменениями электрической проводимости проводящего тела.