Индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента.
Индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента принципиально могут быть применены в тех же областях, что и тензорезисторные преобразователи. Однако они отличаются повышенной чувствительностью: диапазон измерений находится в пределах от 0—0,1 Н-см до 0—100 кН-м.
Конструктивное исполнение, основные типы.
Основным элементом индуктивных преобразователей (датчиков) крутящего момента является торсионный стержень, закручивание которого воспринимается индуктивным преобразователем. При этом либо втяжной якорь перемещается в катушках, что вызывает разбаланс мостовой схемы (рисунок 2.2), либо катушки в трансформаторной схеме перемещаются одна относительно другой. В обоих случаях на выходе системы обмоток появляется напряжение, пропорциональное закручиванию стержня, а следовательно, и крутящему моменту.
Так как индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента должны работать на несущей частоте, то и в данном случае имеется возможность бесконтактного подвода и съема измерительного напряжения.
Рисунок 2.2. Схема работа индуктивного преобразователя крутящего момента:
1 — торсионный вал; 2 — дифференциальная индуктивная измерительная система; 3 — входной трансформатор для бесконтактной подачи питания (10 В, 8 кГц); 4 — выходной трансформатор для бесконтактного съема
Некоторые характерные особенности.
1. Широкий диапазон измерений, особенно в области очень малых крутящих моментов (в специальных исполнениях до 10-4 Н-см).
2. Максимальная частота ращения в зависимости от типа составляет от 2000 до 30 000 об/мин (в специальных исполнениях до 45 000 об/мин).
3. Угол закручивания в зависимости от типа от 0,3° до 1°.
4. Пригодны для измерения статических и динамических величин.
5. Бесконтактное питание и бесконтактный съем сигналов позволяют осуществить эксплуатацию практически без обслуживания.
6. Класс точности 0,25—0,5 %.
Магнитоупругие преобразователи (датчики) крутящего момента.
Метод измерения сил может быть также применен для измерения крутящих моментов. Серийно изготовляемые преобразователи, основанные на использовании явления магнитоупругости, рассчитаны на номинальные значения от 50 до 1000 Н-м.
Конструктивное исполнение, основные типы.
В магнитоупругих преобразователях (датчиках) крутящего момента вокруг неподвижного или вращающегося стального вала расположены три кольцевых полюса магнитных систем, снабженных обмотками. Обмотка среднего полюсного кольца возбуждается переменным током и создает на поверхности вала переменное магнитное поле, которое при ненагруженном вале располагается полностью симметрично между обоими полюсами N и S, как это показано на рисунке 2.3 а. Нулевая эквипотенциальная линия этого поля расположена соосно со вторичными обмотками, которые сдвинуты на половину расстояния между полюсами и соединены между собой встречно. Поэтому разностное напряжение равно нулю. Если теперь подвергнуть вал воздействию крутящего момента, то это вызовет изменение магнитной проницаемости, что в свою очередь сопровождается пропорциональным величине и направлению этого момента отклонением нулевой эквипотенциальной линии вправо или влево (рисунок 2.3 б). Под действием разности магнитных потенциалов во вторичных обмотках возбуждаются разные по величине напряжения, обусловливающие соответствующее показание.
Рисунок 2.3 Использование эффекта магнитоупругости для измерения крутящего момента:
а — картина силовых линий поля при ненагруженном вале; б — то же, при скрученном вале; N — S — полюса катушки возбуждения; А, В — вторичные катушки; 0 — нулевая эквипотенциальная линия
Некоторые характерные особенности.
1. Максимальная рабочая частота вращения составляет в зависимости от типа 10 000 об/мин или при специальном исполнении 15 000 об/мин.
2. Бесконтактный съем измерительного сигнала обеспечивает возможность эксплуатации практически без обслуживания.
3. Во избежание изгибающих моментов рекомендуется применять упругие, но прочные на скручивание соединительные муфты.
4. Пригодны для измерения статических и динамических величин до 250 Гц.
5. Класс точности 2 %; при индивидуальной градуировке 1,2 %.