Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 6 page





син дополняется датчиком грубого отсчета угла, который также может быть выполнен с применением печатных обмоток.

Технологически представляется достаточно сложным выполнить печатную обмотку так, как показано на рис. 8-34, е, поскольку в ней шаг между проводниками неравномерный, Для того чтобы избежать этих технологических трудностей, обе обмотки ротора и статора выпол­няются с равномерным шагом, но с разным числом витков. Причем эта разность подбирается таким образом, чтобы на части ротора, занимаемой одной секцией обмотки первой фазы, набегало угловое смещение между обмотками ротора и статора, равное я/(2р). Тогда ЭДС следующей секции, которая принадлежит второй фазе, будет сдвинута, относительно ЭДС первой секции на электрический угол я/2, ЭДС третьей секции, включаемая встречно с ЭДС первой, будет сдви­нута относительно первой секции на угол л и т. д. Таким образом, осуществляются те же сдвиги, что и в обмотках, показанных на рис. 8-34, в. Вследствие веерного разнесения векторов ЭДС, индукти­руемых в радиальных проводниках каждой секции, в пределах угла л/2 их суммарная ЭДС падает на 10%.

Полюсный шаг в существующих индуктосинах составляет 0,5— 1,5.мм, сопротивление обмоток небольшое (0,5—5 Ом), ток питания статорной обмотки 0,1—0,5 А, выходная ЭДС 5—10 мВ.

Основными источниками погрешностей индуктосинов являются неточность выполнения обмоток по углу, неплоскостность токопрово- дящих слоев ротора и статора и радиальные эксцентриситеты обмоток, вызванные несовпадением геометрических осей вращения обмоток с реальной осью вращения. Суммарная погрешность измерения углов с помощью индуктосинов составляет 3—10".

ближении к ним проводя­щего тела. Как было ска­зано выше, глубина про­никновения электромаг­нитной волны в материал
Рис. 8-35

Подробно вопросы расчета и конструкции индуктосинов, а также анализ их погрешностей рассматриваются в работе [6].

8-8. ВИХРЕТОКОВЫЕ ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Принцип действия вихретокового преобразователя основан на изменении индуктивности и взаимоиндуктивности катушек при при-

определяется формулой 20,05= K2/(co,uy). На низ­ких частотах (50 Гц) для меди и алюминия значение 2а.оо составляет около 10 мм,

на высоких частотах (500 кГц) глубина проникновения уменьшается до 0,1 мм. На рис. 8-35 показано, как искажается магнитное поле ка­тушки при приближении проводящей пластины. Присутствие вблизи витка с переменным током проводящей среды приводит к изменению его первоначального поля и электрических параметров витка, т. е.

его активного и реактивного сопротивления: активное сопротивление витка увеличивается за счет роста потерь в проводящей среде, а индуктивное сопротивление уменьшается.

Значение вносимых сопротивлений RBH и Хвк зависит при постоянной частоте питания и гео­метрических размерах обмотки от расстояния 6 от обмотки до пластины, электрической прово­димости и толщины пластины, пока толщина не превышает величины d = 2Z0>05.

В качестве примера на рис. 8-36 приведены зависимости относительного изменения активно­го и индуктивного сопротивлений витка радиу­сом находящегося над проводящим полупро­странством, от а = 2SIR и Р —V2R/zq9qS.

Вихретоковые преобразователи находят са­мое широкое применение в области бесконтакт­ного контроля линейных размеров тонких пла­стин и толщины покрытий (индукционная тол- щинометрия) и обнаружения дефектов — поверх­ностных царапин и трещин. Для этих целей используются накладные (рис. 8-37, а), экранные (рис. 8-37, б) и щелевые (рис. 8-37, в) датчики.

Применять вихретоковые датчики для изме­рения перемещения, очевидно, имеет смысл толь­ко в тех случаях, когда датчик не должен

0,08 R^ wig
Рис. 8-36

иметь ферромагнитных включений, так как чувствительность вихрето- кового преобразователя к перемещению в 5—20 раз меньше чувстви­тельности такого же по габаритам индуктивного преобразователя с ка-


 

 


/

Wv


 

 


Рис. 8-37

тушкой, помещенной в магнитопровод с перемещающимся сердечни­ком. Кроме того, вихретоковые преобразователи имеют большие по­грешности, обусловленные главным образом температурными изме­нениями электрической проводимости проводящего тела.

8-9. МАГНИТОУПРУГИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Принцип действия магнитоупругих преобразователей основан на изменении магнитной проницаемости [л ферромагнитных тел в зави­
симости от возникающих в них механических напряжений (магнито- упругий эффект), обусловленных воздействием на ферромагнитные тела механических сил Р (растягивающие, сжимающие, изгибающие, скру­чивающие). Изменение магнитной проницаемости Afx/fx для различ­ных материалов составляет 0,5—3% при изменении а на i МПа.

Типы магнитоупругих преобразователей можно разбить на две основные группы. К первой группе относятся преобразователи, в ко­торых используются изменения магнитной проницаемости чувстви­тельного элемента в одном направлении; магнитный поток в них на­правлен в большей части магнитной цепи вдоль линии действия уси-


 

 


•I

I

ТШШЪ,

у///////////,

ч

%=f(r)
V=const

Рис. 8-38

РФО


 

 


ли я. В преобразователях этой группы под действием измеряемой силы изменяется индуктивность обмотки (рис. 8-38, а) или индуктивность между обмотками (рис. 8-38, б). В первом случае реализуется цепь преобразований Р а ->- \i ZM ->- L Z, во втором —Р а ->■ \х ->- ZM М -> Е2.

Ко второй группе относятся преобразователи, в которых исполь­зуется изменение магнитной проницаемости одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях или, иначе говоря, магнит­ная анизотропия материала чувствительного элемента. В этих пре­образователях магнитный поток направлен под углом 45° к линии дей­ствия измеряемого усилия (рис. 8-38, в). В ненагруженном состоянии преобразователя силовые линии первичной обмотки (рис. 8-38, г) располагаются симметрично и не сцепляются со вторичной обмоткой, в результате этого ЭДС вторичной обмотки равна нулю. После при­ложения усилия вследствие изменения магнитной проницаемости ма­териала магнитные силовые линии (рис. 8-38, д) «вытягиваются» в на­правлении большей проницаемости, «сокращаются» в направлении
меньшей проницаемости и, сцепляясь со вторичной обмоткой, индук­тируют в ней ЭДС, пропорциональную приложенному к преобразова­телю усилию. При изменении знака нагрузки изменяется и фаза вы­ходной ЭДС. Из-за начальной магнитной анизотропии материала при отсутствии нагрузки уже существует некоторая ЭДС. Для ее умень­шения в датчиках из листового материала чередуют листы с взаимно перпендикулярными направлениями проката, кроме этого, специаль­ным образом располагают отверстия, выбирая угол между обмотками; используют дополнительную обмотку или магнитный шунт.

Магиитоанизотропные свойства проявляются и при скручивании ферромагнитных тел. Этот эффект, называемый эффектом Видемана, заключается в том, что при прохождении тока через стержень, на ко­торый воздействует кру­тящий момент, в стерж­не, кроме кругового магнитного потока, воз­никает продольный маг­нитный поток, наводя­щий в обмотке, намотан­ной на стержень (рис. 8-39, а)), ЭДС, пропор­циональную крутящему моменту. При скручи­вании ферромагнитного стержня, находящегося в продольном магнитном поле (рис. 8-ЗУ, 6), в стержне появляется винтовая составляющая потока, которую можно считать результатом суперпозиции продольного и кругового потоков. Круговой поток наводит в контуре, образованном стержнем и под­ключенным к нему милливольтметром, ЭДС, пропорциональную по­току и зависящую от крутящего момента. Датчики, основанные на эффекте Видемана, подробно исследованы Е. Ф. Фурмаковым. Приво­дятся следующие экспериментальные данные: при диаметре скручи­ваемой проволоки из стали марки «Э» 1,5 мм и длине активного уча­стка 30 мм поле возбуждения частотой 1000 Гц и напряженностью И = 500 А/м наводит ЭДС е = 20 мВ при крутящем моменте Мко = =Ч0"2 Н-м. ■ 1

Основы расчета магнитоупругих датчиков. Характеристики маг- нитоупругого датчика определяются в первую очередь магнитоупру- гой чувствительностью Su. материала, из которого изготовлена магнит­ная цепь датчика. Величина — зависит от типа материала,

Рис. 8-3

характера его термической обработки, характера напряжений (растя­жение или сжатие), режима работы магнитной цепи (режим заданной индукции В или режим заданной напряженности Я), значения индук­ции В. Информация о магнитоупругих свойствах ферромагнитных материалов пока весьма ограниченна. Кроме того, имеющиеся данные, приводимые разными исследователями, трудно сопоставимы, так как зависят от слишком многих факторов, ие всегда оговориваемых авто­рами. Эти обстоятельства существенно затрудняют расчет. Наиболее
подробные характеристики магнитоупругих свойств приводятся в ра­ботах П. Б. Гинзбурга, М. И. Столбуна и Г. И. Шевченко.

Ориентировочные значения магнитоупругой чувствительности в процентах на мегапаскаль для некоторых сталей приведены ниже:

Растяжение Сжатие

120 +2,5 —1,8

50Н +2,8 —2,8

Ст. 3 +0,6 —1,1

Допустимые механические напряжения в рабочей части магнитной цепи определяются погрешностью линейности и гистерезиса. Макси­мальные напряжения не должны превышать 0,2—0,1 предела упру­гости данного материала. Таким образом, полное изменение магннтной проницаемости может составлять 20—40%. Расчет сопротивления магнитному потоку в сердечнике и полного электрического сопротивле­ния катушки преобразователя выполняется, как это было изложено выше в § 8-2. При слабом проявлении поверхностного эффекта отно­сительное изменение магнитного сопротивления участка, подвергаю­щегося деформации, AZM/ZM — A|i/|i. При резко выраженном поверх­ностном эффекте магнитное сопротивление пропорционально ]/|i и вследствие этого относительное изменение магнитного сопротивления AZM/ZM = 0,5.A|i/|i. Если учесть, что в магнитопроводе преобразова­телей не все участки подвергаются деформации (см. рис. 8-38) и, сле­довательно, изменяют сопротивление, а также то, что полное сопро­тивление преобразователя определяется не только изменяющейся индуктивной составляющей, но и активным сопротивлением обмотки, относительное изменение сопротивления может составлять AZ/Z ^

0,5 Suo при отсутствии поверхностного эффекта и AZ/Z ~ 0,25 5ца при резко выраженном поверхностном эффекте.

При выборе напряжения питания датчика руководствуются сооб­ражениями о допустимом нагреве, как это было рассмотрено в § 8-2, и обеспечении в магнитной цепи режима, соответствующего макси­муму магнитоупругой чувствительности. Для большинства материалов максимуму 5Ц соответствуют примерно те же диапазоны В и Я, что и максимуму fx. В магнитоанизотропных датчиках в рабочей части диагонального сечения рекомендуется выбирать индукцию В = 1,5 Тл.

В конструкции магнитной цепи датчика чрезвычайно нежелательны стыки отдельных частей, так как магнитное сопротивление стыков изменяется при механической нагрузке магнитной цепи и это изме­нение может внести существенную погрешность. Поэтому, несмотря на технологические трудности, магнитные цепи датчиков желательно выполнять так, как показано на рис. 8-38, а и б.

Погрешности магнитоупругих преобразователей. Магнитоупругая погрешность выражает невоспроизводимость магнитного состояния сердечника преобразователя при нагрузке и разгрузке. По своему значению погрешность обычно превышает остальные составляющие и равна 1—4%. Для получения возможно меньшей погрешности магнитная цепь датчика, работающая как упругий элемент, должна
б первую очередь удовлетворять требованиям, предъявляемым к упру­гим элементам, т. е. элемент должен быть монолитным, выполнен из материала с высоким пределом упругости, рабочая часть элемента должна быть удалена от точек приложения силы. Так, для датчика с магнитной цепью, показанной на рис. 8-38, в, погрешность -у^ при переходе от листового материала к сплошному уменьшается от 1,5—4 до 0,3%. Однако при этом значительно снижается чувствительность датчика, так как магнитная анизотропия сплошного материала меньше, чем листового. Хорошие результаты показал магнитоупругий датчик с комбинированным сердечником (рис. 8-40).

Существенной может оказаться также погрешность линейности, определяемая как преобразованием р,, так и дальнейшим пре­образованием Д}х ->■ AZM AZ UyK или Aju, ->• AZM ->■ М е. Вы­бором индукции В в материале преоб­разователя, созданием предварительно напряженного состояния его, а также 1 взаимной коррекцией нелинейностей f „ удается снизить суммарную погрешность \ линейности до 1—2%. [

В процессе старения материала про- | исходит изменение его магнитной про- { ницаемости и внутренних напряжений | в нем. Это приводит к нестабильности |: магнитоупругой чувствительности, чсо- U ставляющей после искусственного ■ ста- | рения (термообработка, нагружение — примерно 104 циклов) не более0,5% для преобразователей из сплошного материа­ла и не более 2% для преобразовате­лей из листового материала. При изменении напряжения питания меняется как начальное значение магнитной проницаемости, так и магнитоупругая чувствительность, поэтому стабилизация напряже­ния питания необходима для всех типов преобразователей. Умень­шение погрешности достигается также применением дифференциаль­ных преобразователей.'Однако при их конструировании встречает­ся ряд трудностей, обусловленных необходимостью такой передачи измеряемой силы на преобразователи, чтобы один из них испыты­вал деформацию сжатия, а другой — растяжения.

На рис. 8-41 показана в качестве примера конструкция дифферен­циального трансформаторного датчика, в котором измеряемая сила через подпятник 1 сжимает наружный цилиндр 2 верхнего преобразо­вателя. Усилие через цилиндр 2 передается на опору 8, и нижний цилиндр 4 остается ненагруженным. Внутренние части магнитопро- водов 5 и 8 набраны из пакетов листовой стали, армированных ци­линдрическими сердечниками 6 и 7 из сплошной стали. Внутренние части магнитопроводов короче внешних цилиндров 2 и 4Э благодаря чему пакеты листовой стали не подвергаются деформации. На каждом из магнитопроводов размещаются по две обмотки: намагничивающая (о>1 700 витков) и измерительная (щ = 1000 витков). Как указы­
вает П. Б. Гинзбург, погрешность нестабильности и погрешность гистерезиса датчика с цилиндрами 2 и 4, выполненными из стали 12Ю, не превышают 0,5% при нагрузках до 64 МПа, погрешность линей­ности не превышает 1% в диапазоне изменения а от 6 до 25 МПа,

выходное напряжение датчика (Увых = = 6,5 В при (/ш)1 = 28 А.

Весьма перспективной представляет­ся конструкция дифференциального трансформаторного датчика, работающе­го на изгиб. Схематическое изображе­ние датчика показано на рис. 8-42. От­верстия по нейтральной линии балки позволяют намотать измерительные об­мотки так, чтобы они охватывали части магнитопровода, в которых магнитные проницаемости изменяются с разными знаками. При нагрузке балки через верхнюю часть магнитопровода, испы­тывающую растяжение, пойдёт большая часть намагничивающего потока, создава­емого обмоткой Wly чем через нижнюю, испытывающую сжатие, и на выходе по­явится ЭДС е = = ех — е2. Идентичность двух половин датчика в этой конструк­ции безусловно выше, чем в конструкции на рис. 8-41; поэтому можно предположить, что погрешность будет меньше.

Наименьшими погрешностями обладают магнитоанизотропные пре­образователи, в которых используется как бы дифференциальный эффект и самого материала и, следовательно, обеспечивается наиболее полная идентичность внешних условий и собственных свойств.

Область применения магнитоупругих преобразователей- Магнитоупругие дат­чики применяются для измерения сил, давлений,- крутящих моментов. Мощ­ность, развиваемая датчиком, как пра­вило, достаточна для непосредственно­го включения указателя без предвари­тельного усиления. Датчик обладает вы­сокой надежностью, так как не имеет подвижной части, перемещающейся под

Рис, 8-41

~Чмпг Рис. 8-42

действием входной величины. Датчик представляет собой жесткий элемент, имеющий собственную частоту колебаний в диапазоне 1— 10 кГц и позволяющий измерять как статические, так и высокоча­стотные динамические величины. Механическое напряжение в мате­риале датчика составляет 10—50 МПа. Учитывая, что рабочее сечение магнитопровода обычно не менее 25 мм2, можно оценить минимальный диапазон измерения датчика по силе значением 250 Н, по давле­нию — примерно 107 Па.

8-10. ИНДУКЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Индукционные преобразователи основаны на использовании явле­ния электромагнитной индукции. Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС в контуре определяется формулой е = —d}¥/dtt где ^ — потокосцепление с контуром. Таким образом, выходной величи­ной индукционного преобразователя является ЭДС, а входной — ско­рость изменения потокосцепления.

В общем случае индукционный преобразователь представляет собой катушку с сердечником, которая характеризуется некоторым обобщен­ным параметром У и ЭДС в которой может индуктироваться как в ре­зультате изменения во времени внешнего магнитного поля, так и в ре­зультате изменения во времени параметра У преобразователя. Если преобразователь находится в однородном магнитном поле с индук­цией В, то в его обмотке, имеющей w витков, наводится ЭДС

dx¥ d® /v дБ, DdY\ ..

Обобщенный параметр преобразователя У = у ^ д^, —- ^ cos а яв­ляется функцией четырех частных параметров а, 5, fx' и N, где а — угол между магнитной осью преобразователя, совпадающей с нор­малью к плоскости обмотки, и вектором магнитной индукции; 5 — площадь поперечного сечения катушки; р/ — магнитная проницае­мость среды в единицах р,0; N — коэффициент размагничивания сер­дечника, определяемый формой и соотношением размеров сердечника,

Обычно в преобразователе изменяется один из параметров при постоянных значениях остальных, и из уравнения (8-4) можно полу­чить пять частных уравнений преобразования индукционных пре­образователей.

При У = const

е[В (/)] = _ wSj^rz^ cos (8-5)

при В = const

е 1а (01 = l + NW-l) sin а Ж' (8~6>

* W1 = - " cos а §■; (8-7)

в [N (i)] = wSB cos а fг (8-8)

е [м- (01 = - ™SB cos а irw^iff 1г • (8"9)

Для катушек без сердечников уравнения преобразования сущест­венно упрощаются и для основных видов преобразователей сводятся к следующим:

а) для неподвижной катушки в переменном магнитном поле (В = = Вт cos со/, а = 0)

e^(owSBmsin(ot)

б) для катушки, вращающейся с частотой Q в постоянном магнит­ном поле с индукцией В0

e = QwSB0 sin Qt;

в) для контура, отдельные участки которого линейно переме­щаются в магнитном поле, изменяя площадь потока сцепления с кон­туром,

e = §[vB] d\; i

г) для отрезка длиной I, движущегося в однородном магнитном поле со скоростью v так, что направления векторов!, В и v взаимно перпендикулярны,

e=vBL

К

Индукционные преобразователи широко применяются для изме­рения параметров магнитных полей, частоты вращения, параметров вибрации и сейсмических колебаний, расхода жидких веществ.

Индукционные преобразователи для измерения параметров магнит­ных полей. Для измерения магнитной индукции переменного магнит­ного поля применяются преобразователи со стационарными (непо­движными) обмотками. Функция преобразования преобразователя соот­ветствует уравнению (8-5). Коэффициент преобразования, связываю­щий действующее значение индуктируемой ЭДС с амплитудным значением индукции периодически симметрично меняющегося магнит­ного поля, определяется выражением

Кв = Е/Вт = 4kJwS cos сф//[1 + N Qx' - 1)J,

где — коэффициент формы кривой; / — частота переменного маг­нитного поля.-При искаженной форме кривой обычно измеряют сред­нее значение индуктируемой ЭДС £ср = Е/кф.

Для измерения индукции постоянного магнитного поля могут быть использованы как преобразователи с условно стационарной обмоткой, так и преобразователи с принудительным движением обмотки. В пре­образователях со стационарной обмоткой изменение магнитного по­тока, сцепляющегося с витками обмотки, может происходить в ре­зультате изменения самого измеряемого поля, например при измере­ниях магнитного поля, вызываемого включением какого-то агрегата, или в результате однократного изменения положения самого преоб­разователя — удаления преобразователя из магнитного поля или поворота в поле на 90 или 180°.

Выходным сигналом такого преобразователя является импульс тока или импульс ЭДС, которые возникают при изменении полного магнитного потока. Изменение потока связано с ЭДС и током как

и h

и и

где г — полное сопротивление измерительной цепи с учетом сопро­тивления преобразователя; Q — количество электричества.

В качестве интеграторов используются баллистический- гальвано­метр (при интегрировании тока) или магнитоэлектрические, фото- гальванометрические и электронные веберметры с операционными усилителями, применяемые для интегрирования ЭДС.

Индукционные преобразователи для измерения параметров маг­нитных полей в воздушном пространстве обычно выполняются в виде измерительных катушек различной формы, начало и конец обмотки которых находятся в одном месте, чтобы не создавались дополнитель­ные контуры за счет подводящих проводов.

Для измерения напряженности магнитного поля при испытании ферромагнитных материалов используются плоские измерительные катушки (рис. 8-43, а), помещаемые на поверхности испытуемого образца; при этом измеренная в воздухе напряженность поля прини­мается равной напряженности поля на поверхности образца.


 

Рис. 8-43

ч

Для измерения магнитной индукции и напряженности неоднород­ных магнитных полей целесообразно использовать шаровые индук­ционные преобразователи (рис. 8-43, б). Магнитный поток, сцепляю­щийся с такой катушкой, равен Ф = 4этг3йуБ0/3, где В0 — индукция в центре преобразователя; г — радиус сферы; w — число витков на единицу длины оси zz\ которая должна совпадать с вектором В0.

Для измерения МДС используются индукционные преобразова­тели, называемые магнитными потенциалометрами, обычно выполняе­мые в виде равномерной обмотки на гибком изоляционном каркасе. Обмотка выполняется с четным числом слоев так, чтобы выводы нахо­дились в середине обмотки (рис. 8-43, е). Магнитный потен ци ал омет р помещается в магнитное поле таким' образом, чтобы его концы находи­лись в точках А и В, между которыми измеряется МДС. Магнитный поток, сцепляющийся с витками потенциалометра, равен XF = в

= 5ш}х0 $ Нх dl = <Si&>fA0/v

А

Порог чувствительности средств измерений со стационарными индукционными преобразователями определяется главным образохм Механическими "помехами (вибрации, сейсмические и акустические воз­действия), которые приводят к колебаниям преобразователя и наве­дению дополнительной ЭДС, а также дрейфом интегрирующего выход­ного преобразователя. Наиболее чувствительные магнитоэлектриче­
ские веберметры имеют цену деления 5-Ю"6 Вб, афотогальванометри- ческие веберметры — 4*10~8 Вб.

Индукционные преобразователи с вращающимися или вибрирую­щими чувствительными элементами имеют функции преобразования, которым соответствуют уравнения (8-6)—(8-8).

На рис. 8-44, а показана схема а-преобразователя (так называе­мого измерительного генератора), который состоит из рамки 1 с числом витков w и вращается при помощи двигателя 2 с угловой частотой Q = dajdt, где а2 — угол между магнитной осью преобразователя и поперечной компонентой вектора магнитной индукции В01 = В0 sin аь где аг — угол между осью вращения преобразователя и вектором В{). При р/ = 1 из уравнения (8-6) получаем е [а (£)] = NSB0 sinax х

Xsiua2da2/dt. Учитывая, чтоа2=Ш, имеем e[a(t)\=^ QwB0 sin oti sin Q^, Рис. 8-44

 

Коэффициент преобразования преобразователя kB — Em/BQ = toS, где Em — амплитудное значение генерируемой ЭДС.

Преобразователи с вращающейся катушкой отличаются высокой чувствительностью (до 300 В/Тл). Порог чувствительности ограничен уровнем шума коллектора и наводками от электродвигателя и цепи питания. Для снижения порога чувствительности используются бес­коллекторные токосъемы, а вращение генератора осуществляется через редуктор, с тем чтобы частота выходного сигнала отличалась от часто­ты сети и не была кратной частоте вращения двигателя.

На рис. 8-44, б изображен четногармонический преобразователь. В качестве вращающегося элемента используется короткозамкнутое кольцо 1, которое вращается двигателем 2 в неподвижной обмотке 3. Магнитное поле, создаваемое током, индуктированным в коротко- замкнутом кольце при его вращении во внешнем поле с индукцией В01 изменяется с одинаковой частотой как по модулю, так и по направле­нию. Вследствие этого проекция вектора магнитной индукции поля на ось неподвижной обмотки, совпадающей с вектором измеряемой магнитной индукции £0, будет изменяться пропорционально cos2 Qt. Суммарный поток, пронизывающий неподвижную катушку (активным сопротивлением кольца пренебрегаем), равен Ф£ = = SB0 — SB0 cos2 Qt = 0,55Б0 (1—cos 2Q/), и ЭДС, наводимая в неподвижной обмотке, е = QwSB0 sin 2Qt.

Разнесение частот напряжения питания и полезного сигнала позво­ляет отфильтровать наводки и создать на рассмотренном принципе индукционные преобразователи с порогом чувствительности 1(Г10 Тл.

На рис. 8-44, в показан 5-преобразователь с радиальными коле­баниями, возбуждаемыми электр остр и кци он ным вибратором. Вибра­тором является тонкостенный цилиндр 1 из сегнетокерамики PbZrOg с металлизированными внутренней 2 и внешней 3 поверхностями, куда подводится переменное управляющее напряжение Uf. Внутренний электрод имеет продольный разрез 4, а внешний представляет собой короткозамкнутый виток, на котором находится вторичная многовит- ковая обмотка 5. Вследствие радиальных электр остр и кци онных коле­

Рис. 8-45

 

баний периодически изменяется площадь поперечного сечения коротко- замкнутого витка, и при наличии постоянного магнитного поля, вектор магнитной индукции которого направлен по оси цилиндра, в наруж­ном короткозамкнутом витке возникает переменный ток, который вы­зывает во вторичной обмотке ЭДС, пропорциональную индукции В0. Частота электр остр и кци онных колебаний и выходной ЭДС равна удво­енной частоте управляющего напряжения.

Индукционные преобразователи для измерения частоты вращения. Для измерения частоты вращения используются а - и ^-преобразо­ватели. Конструктивно они отличаются от преобразователей магнит­ной индукции тем, что дополняются устройством (обычно постоянный магнит), создающим магнитное поле с заданной индукцией, а враще­ние подвижных элементов осуществляется объектом, частота враще­ния которого измеряется. На рис. 8-45, а показано принципиальное ус­тройство тахогенератора, выходная ЭДС которого QBNwS sin Qt, где Q — частота вращения катушки.

Date: 2015-09-18; view: 734; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.007 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию