Назначение, принцип действия, конструкция измерительных емкостных преобразователей

Простейший преобразователи представляют собой два электрода в форме плоских пластин, расположенных параллельно относительно друг друга.

Работают только на переменном токе.

Принцип действия

Основан на изменении емкости конденсатора вызванные различными причинами.

Подразделяются:

• По значению: датчики линейного и углового перемещения, датчики уровня и линейных размеров, датчики температуры и влажности.

• По конструктивному исполнению: с плоскопараллельными пластинами, с цилиндрической формой конденсатора, с наличием дополнительных диэлектриков между пластинами и без него.

• По виду измеряемого параметру: с изменяемой площадью перекрытия пластин S, с изменением расстояния d проницаемости ξ.

У датчиков линейных перемещений и угловых перемещений статическая характеристика линейна.

Датчики линейных перемещений. Статическая характеристика нелинейна.

Чаще всего используются как датчики влажности, концентрации и температуры.

Двухконтактные емкостные вкл. в мостовую схему:

C1 и C2 емкость каждого плеча преобразователя.

d1 и d2 – величина зазора для нижней и верхней частей схемы.

При Δ=0, С1=С2=С0

При Δ≠0

Выходное напряжение определяется:

Статическая характеристика линейна при изменении направления перемещения фазо. выходного сигнала сдвигаются на 180º по отношению к Uпит. Такие преобразования являются практически безинерционные W(p)=k.

Достоинства:

Чувствительность, быстродействие, простота конструкции, отсутствие подвижных токосъемных контактов.

Недостатки:

Низкий уровень выходного сигнала, нестабильность параметров при изменении окр. среды, влияние паразитических емкостей.

№ 39

Назначение, принцип действия, конструкция измерительных индуктивных преобразователей

Индуктивными называют преобразователи, преобразующие перемещение в изменение индуктивности магнитной цепи.

Принцип действия основан на зависимости индуктивности датчика от воздушного зазора между неподвижной и подвижной частью сердечника.

По назначению они аналогичны потенциометрическим но отличаются тем, что может работать только на переменном токе и намного чувствительней.

Основным элементом конструкции является магнитопровод виде разомкнутого сердечника, обмотка и нагрузочное сопротивление.

При изменении величины воздушного зазора l изменяется индукция, а следовательно и полное сопротивление и соответственно ток.

Работа преобразователя описывается уравнением:

Нереверсивный индуктивный датчик применяется редко из-за малого диапазона измерений. На практике применяется реверсивный индуктивный преобразователь.

Преобразователь содержит магнитопровод 1 и 2 и катушки . Между которыми помещен жесткий центр мембрана 3. Катушки питания переменного напряжения и вкл. в индуктивный мост два дополнительных плеча которое составляют сопротивления.

В равномерном положении мост сбалансирован и сила тока в его диагонали равна 0.

При воздействии на мембрану ее центр сместиться что приведет к увеличению магнитного сопротивления магнитопровода 1 и его уменьшению магнитопровода 2. Вместе с тем изменяется сопротивление и. В результате разболанса потечет токI пропорционально перемещению мембраны.

Сопротивления каждой из катушки исвязано с перемещением δ и гиперболическая зависимость, которого имеет явно выраженный характер. При диферн. Вкл. Выходным параметром δ разностьи, что расширяет линейный участок до величины, а также повышенная чувствительность преобразователя. Динамические свойства индуктивного преобразователя определяет из уравнений описывающих их работу если исходить из предположения, что механическое перемещение представляет вх. Сигнал датчика имеют сравнит некую частоту по сравнению с, то изменение амплитуды вых. Напряжения определяет Ур. установившегося режима и датчик считают безинерционным звеном.

№ 40