|
Чувствительные элементы с подвижным якорем
При перемещении железного якоря в катушке перераспределяется число силовых линий, проходящих внутри якоря или по воздуху, что вызывает изменение магнитного сопротивления, а следовательно, индуктивности L. Изменение индуктивности зависит от перемещения якоря нелинейно, поэтому чаще применяют дифференциально-включенные системы.
В этом случае при ходе якоря индуктивность одной катушки увеличивается на, а индуктивность другой уменьшается на равное значение. С помощью, например, мостовой схемы разность изменений индуктивностей может быть преобразована в электрическое напряжение.
В отличие от описанных индуктивных элементов, выходной величиной которых является изменение индуктивности, преобразуемое затем с помощью электрической схемы в напряжение, чувствительные элементы, основанные на дифференциально-трансформаторном принципе, позволяют непосредственно получить в качестве выходной величины напряжение.
Чувствительный элемент состоит из первичной катушки, к которой приложено переменное напряжение, и двух вторичных катушек, в которых при симметричной конструкции и среднем положении якоря индуцируются одинаковые напряжения. Вторичные катушки включены дифференциально, и разность напряжений на выходных клеммах равна нулю. При смещении якоря возникает разность напряжений, линейно зависящая от хода якоря.
Характеристика индуктивных элементов с подвижным якорем:
- входная величина: линейное перемещение, угол отклонения;
- выходная величина: изменение индуктивности, переменное напряжение;
- диапазон измерения: 80 % длины катушки;
- погрешность от нелинейности: 1—3 %;
- частотный диапазон: 0—104 Гц.
Преимущества: высокая чувствительность, простота конструкции, отсутствие износа, применимость при больших перемещениях якоря.
Датчики данных систем имеют существенные недостатки - это нелинейность характеристики и чувствительность к внешним магнитным полям.
Чувствительные элементы с поперечным перемещением якоря
Индуктивный чувствительный элемент с поперечным перемеще¬нием якоря предназначен для измерения малых перемещений и их изменений. Для достижения возможно большей чувствительности и линейной характеристики чувствительный элемент выполняют в виде сдвоенных катушек с воздушными зазорами. Катушки одинаковы, якорь расположен между двумя магнитопроводами с зазорами.
Дифференциальный индуктивный чувствительный элемент.
При перемещении якоря на расстояние Х изменяются индуктивности L1 и L2 обмоток. В зависимости от направления перемещения одна из индуктивностей увеличивается, а другая уменьшается. На выходе формируются два сигнала, направленных навстречу друг другу. Разность этих сигналов поступает в измерительный канал, состоящий из преобразователей и измерительного прибора.
Наличие двух дифференциально включенных индуктивностей не только обеспечивает удвоенную чувствительность по сравнению с однокатушечной системой и улучшенную линейность характеристики, но и одновременно компенсирует влияние изменений температуры и потоков рассеивания. Так как погрешности, вызванные влияющими величинами, взаимно компенсируются, а реакция на изменение неэлектрической величины гораздо сильнее [4]. Данное свойство относится ко всем типам дифференциальных датчиков.
Характеристика элементов с поперечным перемещением якоря.
- входная величина: перемещение;
- выходная величина: индуктивность;
- диапазон измерения: до 1 мм;
- погрешность от нелинейности: 1—3 %;
- частотный диапазон: 0—104 Гц.
Преимущества: крайне высокая чувствительность, конструктивная простота;
Недостатки: нелинейность, незначительный диапазон измерений, чувствительность к внешним магнитным полям, большое измерительное усилие. |
Электрика 
