7 Измерение угловых и линейных перемещений. Реостатные измерительные преобразователи.

Резистивные преобразователи перемещения составляют широкий класс измерительных преобразователей. В преобразователях данного типа измеряемая неэлектрическая величина (перемещение) преобразуется в электрическую (напряжение или ток) величину, которая затем может быть передана в измерительный тракт и представлена в форме, удобной для дальнейшей обработки, хранения, передачи и непосредственного восприятия человеком.

Реостатным преобразователем называют реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой неэлектрической величины. Естественной входной величиной реостатных преобразователей является перемещение движка, а выходной – сопротивление.

На рисунке где-то рядом показано устройство реостатного преобразователя.

На каркас 1 из изоляционного материала намотана с равномерным шагом проволока 2. Изоляция проволоки на верхней грани каркаса зачищается, и по металлу проволоки скользит щетка 3. Добавочная щетка 5 скользит по токосъемному кольцу 4. Обе щетки изолированы от приводного валика 6.

Наиболее распространенными являются следующие конструкции реостатных преобразователей перемещения:

Многообходный преобразователь состоит из кольцевого каркаса, на который равномерно намотана обмотка. При вращении подвижного контакта сопротивление возрастает от нуля до максимальной величины. При прохождении контакта вне зоны обмотки сигнал отсутствует.

Многооборотный преобразователь обладает расширенным диапазоном входных величин, достигающим 25-40 оборотов. На алюминиевый спиралевидный каркас наматывается проволочная обмотка. Щетка, совершая вращательное и поступательное движения, скользит по поверхности провода. При равномерной намотке провода статическая

характеристика преобразователя имеет линейный характер.

Функциональный преобразователь обеспечивает реализацию функциональной статической характеристики. Функциональные преобразователи могут иметь профилированную высоту каркаса при постоянной ширине, либо они состоят из ряда сопротивлений, шунтируемых при замыкании контактов подвижным контактом.

8 Электростатические (емкостные) измерительные преобразователи

Электростатический преобразователь (ЭС) представляет собой два или несколько тел, между которыми действует электрическое поле.

В подавляющем же большинстве случаев практического использования емкостных преобразователей их естественной входной величиной является геометрическое перемещение электродов относительно друг друга.

Они используются в качестве уровнемеров, толщиномеров; для измерения влажности материалов; в качестве динамометров – приборов для измерения давлений сил; для измерения кручения вала; измерения вибраций, ускорений и т. д.

Простейший ЭС содержит два электрода площадью S , параллельно расположенных на расстояннии  в среде с диэлектрической проницаемостью  .

Таким образом, изменение емкости посредством механических воздействий можно производить путем изменения зазора  , площади S , материала диэлектрика (), а также изменения  за счет механических деформаций диэлектрика.

Выходной величиной электростатического преобразователя может быть:

а) изменение емкости C б) сила f_эс в) ЭДС , генерируемая при взаимном перемещении электродов, находящихся в электрическом поле.

Для ЭС преобразователей, в которых изменяется емкость, входными величинами могут быть механическое перемещение, изменяющее зазор или площадь, или изменение диэлектрической проницаемости  под действием изменения температуры или состава диэлектрика.

Э квивалентная схема ЭС преобразователя, схематическая конструкция которого показана на рисунке слева, приведена на рисунке справа. В эквивалентной схеме учитываются емкость C₀ между электродами 1 и 2, сопротивление R_ут изоляции между электродами, сопротивление r и индуктивность L кабеля К, а также паразитная емкость C_П между электродами и заземленными деталями конструкции и между жилой кабеля К и его заземленным экраном Э .

Преимущества: высокая точность; простота изменения чувствительности приборов; широкий диапазон измеряемых величин; высокое быстродействие; возможность дистанционного измерения.