Контрольные вопросы

1. Укажите назначение мостовых и дифференциальных измерительных схем. С какими в основном датчиками используются эти измерительные схемы.

2. Укажите условия баланса мостовых и дифференциальных измерительных схем и особенности баланса при использовании питающего напряжения переменного тока.

3. Укажите вид выходных характеристик равновесных и неравновесных мостовых и дифференциальных измерительных схем и их зависимость от величины питающего напряжения.

4. Укажите основное назначение компенсационных измерительных схем.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКТИВНОГО ДАТЧИКА

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Цель работы: экспериментальные методы исследования характеристик индуктивных датчиков.

Основные сведения

Индуктивные датчики применяются для измерения небольших по величине линейных и угловых перемещений каких-либо деталей технологических установок или чувствительных элементов датчиков в системах автоматического регулирования.

Принцип действия индуктивных датчиков основан на изменении индуктивности катушки при перемещении ферромагнитного сердечника или части его относительно самой катушки. На рис. 2.1 показана схема простейшего индуктивного датчика. Индуктивность катушки на этой схеме приблизительно можно оценить формулой

, (2.1)

Рис. 2.1. схема простейшего индуктивного датчика

где n – число витков, S – площадь сечения магнитопровода, δ – воздушный зазор в магнитопроводе, k – коэффициент, зависящий от геометрического строения и системы единиц. Здесь предполагается, что величина относительной магнитная проницаемости материала магнитопровода бесконечно велика, а величина зазора несколько отлична от нуля. При изменении зазора в магнитопроводе, изменяется и индуктивность катушки. И подвижная часть сердечника выступает в роли чувствительного элемента датчика при измерении перемещения.

Учитывая, что полное сопротивление катушки индуктивности определяется соотношением

, (2.2)

г де R - активное сопротивление катушки, а ω – частота переменного тока. А так как величина тока обратно-пропорциональна полному сопротивлению, то с увеличением зазора в магнитопроводе увеличивается и величина тока. Примерный вид такой зависимости представлен на рис. 2.2. Здесь минимальное значение тока определяется все-таки конечной величиной магнитной проницаемости, а максимальное значение тока – величиной активного сопротивления катушки и минимальной величины индуктивности с разомкнутым магнитопроводом. Нетрудно видеть, что представленная характеристика в общем носит нелинейный характер, а в средней части характеристика близка к линейной. Эта часть характеристики и явдяется рабочей.

Рис. 2.2. Зависимость тока катушки индуктивности от величины зазора в магнитопроводе

На практике могут встречаться различные типы датчиков. Часть из них со своими характеристиками показаны на рис. 2.3. Из них наибольшей популярностью пользуются так называемые дифференциальные датчики, в которых при перемещении под-

Схема индуктивного датчика	Характеристика датчика	Пределы измерения
		0,1 … 2 мм
		0 … 50 мм
		-2 … +2 мм
		-50 … +50 мм
		0 … 4 мм

Рис. 2.3. Основные типы индуктивных датчиков

вижного сердечника в одной катушке индуктивность увеличивается, а в другой уменьшается. Эти датчики хорошо согласуются с дифференциальными измерительными схемами. Кроме того, в этих датчиках осуществляется компенсация влияния различных внешних факторов, таких как температура и другие.