Генераторные преобразователи

В генераторных преобразователях выходной величиной является ЭДС, возникающая в результате действия входной величины. К числу генераторных относятся пьезоэлектрические и индукционные преобразователи.

Пьезоэлектрические преобразователи

Действие пьезоэлектрических преобразователей основано на явлении пьезоэффекта, который возникает в результате взаимодействия между электрическими и механическими свойствами некоторых диэлектрических материалов, называемых пьезоэлектриками. Различают прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты.

Прямой пьезоэффект проявляется в возникновении электрических зарядов на гранях пьезоэлектриков под влиянием механических напряжений и исчезновении зарядов после снятия внешней нагрузки.

Обратный пьезоэффект заключается в изменении формы и геометрических размеров пьезоэлектриков, помещенных в электрическое поле.

Способность различных материалов к пьезоэффекту характеризуется пьезоэлектрической постоянной К_ПЭ, численно равной величине заряда (в кулонах), возникающего при действии внешней силы в 1 Н. Наиболее сильно пьезоэлектрический эффект выражен у сегнетоэлектриков – кристаллических веществ с аномально высокой диэлектрической проницаемостью и аномально большими значениями К_ПЭ (сегнетова соль, кварц, турмалин и др.).

В промысловой геофизике пьезоэлектрические преобразователи используют для изучения особенностей распространения упругих колебаний в околоскважинном пространстве.

Пьезоэлектрические преобразователи характеризуются простотой конструкции и малыми размерами, однако их применение в условиях скважины невозможно без жесткой оболочки, защищающей чувствительный элемент от механических повреждений, проникновения промывочной жидкости, контакт с которой приводит к замыканию электродов преобразователя, уменьшения гидростатического давления и т.п.

В аппаратуре акустического каротажа пьезоэлектрические преобразователи используют преимущественно в качестве приемников упругих волн. В скважинном акустическом телевизоре, а также акустических каверномерах и профилемерах они служат приемоизлучателями.

Индукционные преобразователи

Принцип действия индукционных преобразователей основан на явлении электромагнитной индукции, которая возникает при движении катушки в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом или электромагнитом. При применении магнитного потока Ф, сцепленного с витками катушки, в ней индуцируется ЭДС

,

где w – число витков катушки.

Таким образом, входной величиной х индукционного преобразователя является скорость линейных или угловых перемещений.

По принципу действия индукционные преобразователи подразделяются на две группы. В преобразователях первой группы (рис а) сопротивление на пути магнитного потока остается постоянным, а изменение индуцированной ЭДС определяется перемещениями катушки 2 и магнита 1 относительно друг друга.

В преобразователях второй группы катушка 2 и магнит 1 неподвижны, а величина индуцированной эдс определяется изменением магнитного потока в результате изменения сопротивления магнитной цепи. Это изменение обычно осуществляет кольцо 3 (рис. б) или якорь 4 (рис. в) из ферромагнитного материала, связанные с изучаемым объектом.

Рис. Индукционные преобразователи первой (а) и второй (б, в) групп

К индукционным преобразователям относятся сельсины и тахогенераторы, применяющиеся в геофизической практике соответственно для дистанционной передачи вращения мерного ролика блок-баланса и контроля скорости перемещения приборов (зондов) по стволу скважины. Тахогенераторы используют также в некоторых типах автоматических потенциометров.