- •22. Властивості електромеханічних перетворювачів та рівняння перетворення.
- •23. Магнітоіндукційні перетворювачі та рівняння перетворення
- •15.2. Індукційні та фероіндукційні перетворювачі
- •24. Електродинамічні перетворювачі та рівняння перетворення
- •26.Індукційні вимірювальні перетворювачі та їх властивості.
- •Індукційні перетворювачі
- •27.Властивості електростатичних перетворювачів
- •28. П'єзоелектричні вимірювальні перетворювачі. Прямий та зворотній п'езоефект
- •29. Еквівалентна схема п'єзоелектричного перетворювача та його параметри
- •30. Частотні характеристики п'єзоелектричних перетворювачів?????(не знаю чи правильно)
26.Індукційні вимірювальні перетворювачі та їх властивості.
Індукційні перетворювачі працюють завдяки наявності магнітної індукції. Індукційні перетворювачі, що створюють електричні сигнали, пропорційні швидкостям поступального і обертового руху, показано на рис. 18.4. У обмотках 1 цих перетворювачів, при їх рухові у магнітному полі, створюваному постійними магнітами 2, виникають ЕРС, пропорційні швидкостям руху цих обмоток (точніше — пропорційні швидкостям, з якими витки цих обмоток перетинають силові лінії магнітних полів).
Перетворювач, зображений на рис. 18.4, а, придатний лише для контролю швидкості зворотно-поступального руху, наприклад, для вимірювань швидкостей вібрації. Щодо перетворювача, зображеного на рис. 18.4, б то він придатний для вироблення сигналу й при безперервному обертанні обмотки 1 у магнітному полі. Тільки у цьому разі ЕРС, що виникає в обмотці, на кожному її оберті
Рис. 18.4
Індукційні перетворювачі
двічі змінюватиме знак, тобто обмотка вироблятиме ЕРС змінного струму. На основі такого перетворювача виконують перетворювачі швидкості обертання у пропорційну їй ЕРС змінного струму, якщо ЕРС з кінців обмотки знімати щітками з контактних кілець; чи постійного струму, якщо зняття ЕРС з обмотки виконують за допомогою колектора. Подібні перетворювачі (рис. 18.4, б) називають тахогенераторами. Їх широко застосовують для вимірювання швидкості обертання в усіх галузях техніки.
27.Властивості електростатичних перетворювачів
Електростатичні перетворювачі
Ємнісний перетворювач являє собою конденсатор, ємність якого залежить від вимірюваної неелектричної величини.
Ємність конденсатора визначається розмірами і взаємним розміщенням його обкладок та діелектричною проникністю є середовища між ними
де С —ємність між обкладками; S —активна площа обкладок; б — відстань між обкладками.
З формули видно, що можна побудувати ємнісні перетворювачі трьох типів: із змінними відстанню між обкладками, активною площею обкладок і діелектричною проникністю (рис. 188, а, б, в).
Ємність перетворювачів із змінною відстанню між обкладками використовують для вимірювання малих переміщень (від часток мікрометра до одного міліметра). Залежність ємності конденсатора від відстані є нелінійна. Чутливість перетворювача зростає із зменшенням проміжку між обкладками. Зменшення початкового проміжку 60 обмежується небезпекою пробою. Через нелінійність функції перетворення діапазон перетворень звичайно дуже вузький і не перевищує +0,1 60. Розширити діапазон перетворень можна, застосовуючи диференційні перетворювачі.
Диференційний ємнісний перетворювач являє собою здвоєний перетворювач, який складається з двох конденсаторів. Під дією вимірюваної неелектричної величини один з конденсаторів збільшує, а другий зменшує свою ємність.
Диференційні ємнісні перетворювачі порівняно із звичайними характеризуються значно кращими чутливістю і лінійністю і меншим впливом зовнішніх факторів на
результат вимірювання. Діапазон перетворень диференційних ємнісних перетворювачів може досягати ±0,4 60.
Ємнісні перетворювачі із змінною активною площею між обкладками використовують для вимірювання великих лінійних (більше 1 см) і кутових (до 270°) переміщень.
1 Кори створювачі із змінною діелектричною проникністю застосовують для вимірювань рівня рідин, вологості твердих і сипких тіл, товщини ізоляційних матеріалів та інших неелектричних величин.
Недоліками ємнісних перетворювачів є мала електрична потужність і великий електричний опір. Для зменшення впливу цих параметрів на результат вимірювання використовують живлення вимірювальних схем від високочастотних джерел.
П'є зоелектричні перетворювачі. Принцип роботи п'єзоелектричного перетворювача грунтується на використанні прямого п'єзоефекту, який полягає в тому, що на поверхнях деяких кристалів (кварц, сегнетова сіль, титанат барію) під дією механічної сили появляються електричні заряди. З кристалу кварцу, переріз якого зображено ІІ.І рис. 189, вирізають паралелепіпед, щоб його грані були паралельні оптичній Z — Z, електричній X — X та механічній Y — У осям. Під впливом сил Fx та Fy, що
діють перпендикулярно до оптичної осі, на гранях, паралельних механічній осі, утворюються електричні заряди. Заряд, що утворюється внаслідок дії сили Fx, напрямленої вздовж електричної осі, не залежить від геометричних розмірів п'єзоелемента і дорівнює
де d1 — п'єзоелектрична стала.
Змінюючи напрямок дії сили на протилежний, знак заряду так само змінюється.
Під дією сили Fy, напрямленої вздовж механічної осі, на тих самих гранях, що і внаслідок дії сили Fx, утворюється заряд
Залежність заряду від відношення b/a використовують для підвищення чутливості перетворювачів відповідним вибором їх геометричних розмірів.
У більшості випадків п'єзоелектричні перетворювачі виготовляють з кварцу, для якого п'єзоелектрична стала di = 2,\ • 10-12 кл/Н і практично не залежить від температури. Модуль пружності кварцу є = (70 — 90) • 103 Н/мм2, а допустиме механічне напруження (Gтах = (70—100) Н/мм2.
П'єзоелектричні перетворювачі застосовуються для вимірювання змінних сил і тисків та параметрів вібрацій.
Верхня межа частотного діапазону перетворюваних величин (до 10 кГц) визначається частотою власних коливань п'єзоелектричного перетворювача, яка може досягати 100 кГц.
П'єзоелектричний перетворювач має малу потужність вихідного сигналу, тому вхідний опір вимірювального кола, на який навантажено перетворювач, має бути досить великим (109—10і0 Ом).
Похибки п'єзоелектричних перетворювачів досягають З—4% і залежать від якості ізоляції перетворювача, вхідного опору зовнішнього кола, частоти досліджуваного процесу, температури навколишнього середовища.