3.2. Динамометры с индуктивными преобразователями
Индуктивные преобразователи основаны на преобразовании неэлектрической величины (например, перемещения стержня под действием нагрузки) в изменение напряженности магнитного поля, создаваемого катушкой. Для получения возможно большей индуктивности катушки сердечник выполняют из ферромагнитного материала. Изменение индуктивности преобразователей чаще всего осуществляется посредством изменения воздушного зазора или изменения площади воздушного зазора. Дроссельные преобразователи с переменным воздушным зазором (рис. 3.6, а) применяются для измерения перемещений в пределах 0,01... 10 мм, а с переменной площадью воздушного зазора (рис. 3.6, б, в) применяются соответственно в диапазонах 5...20 мм и 10…100 мм.
Кроме дроссельных индуктивных преобразователей на практике нашли применение дифференциальные, трансформаторные, индуктивные преобразователи. В дифференциальном (рис. 3.6, г) отклонение якоря 2 от среднего положения приводит к взаимному изменению индуктивностей L1 и L2, что позволяет получить статическую характеристику, близкую к линейной.
Рис. 3.6. Схемы индуктивных преобразователей: а, б, в — дроссельных; г — дифференциального; 1— сердечник; 2 — якорь
3.3. Динамометры с ѐмкостными преобразователями
Ёмкостные преобразователи — это устройства, содержащие не менее двух поверхностей, между которыми действует электрическое поле, создаваемое приложенным напряжением. Основным элементом в этих преобразователях является конденсатор переменной емкости, изменяемой в зависимости от площади электродов, диэлектрической проницаемости среды и расстояния между электродами.
Схемы емкостных преобразователей выполняются в различных вариантах в зависимости от области применения. Для измерения малых перемещений (до единиц микрометров), а также точного измерения быстроменяющихся сил и давлений (например, в динамометрах) применяются дифференциальные емкостные преобразователи с переменным зазором (рис.
3.7, а).
Средний электрод конденсатора укреплен на упругом элементе (мембране, упругой пластинке, растяжках) между неподвижными электродами 1 и 2. Рассматриваемая схема может быть использована в приборах уравновешивания. Для этого усиленный сигнал с конденсатора после фазочувствительного детектирования может быть подан на обкладки 1и 2 (рис. 3.7, б), вследствие чего на средний электрод будет действовать электростатическая сила, уравновешивающая измеряемую силу. На рис. 3.7, б показана схема устройства емкостного преобразователя с переменной площадью, где диэлектрик 3 перемещается по стрелке в зависимости от величины деформации, от измеряемого усилия F.
Рис. 3.7. Схемы емкостных пре-образователей:
а — с переменным зазором (1 и 2— неподвижные электроды); б — с переменной площадью (1, 2 и 4— обкладка; 3 — диэлектрик)
В качестве измерительных цепей в емкостных преобразователях при-меняются делители напряжения, мостовые схемы, колебательные контуры и автогенераторы. Кроме того, измерительные цепи для усиления сигнала, поступающего с преобразователя, содержат усилители.
Емкостные и индуктивные динамометры содержат упругий чувствительный элемент, деформация которого воспринимается ѐмкостным или индуктивным преобразователями.