Магнитные измерительные преобразователи перемещений

Преобразователи этого типа основаны на принципе изменения магнитного сопротивления между двумя или более магнитными катушками, возбуждаемыми пере­менным током, в зависимости от перемещения тела. По­следнее обстоятельство вызывает изменение выходного напряжения преобразователя. Преобразующий элемент выполняется таким образом, чтобы его можно было ис­пользовать в различных типах приборов, в которых осу­ществляется преобразование измеряемой физической ве­личины в перемещение. Таким образом определяется из­меряемая величина.

У дифференциального трансформатора с линейно из­меняющимся выходным сигналом три катушки намотаны вдоль одной и той же оси, центральная катушка явля­ется первичной. При возбуждении первичной катушки переменным Током, когда сердечник движется внутрь катушек, изменяется связь между первичной и вторичны­ми катушками. В результате на выходе вторичных обмо­ток изменяются значение и фаза напряжения.

На рис. 59,а показаны напряжение и фаза на выхо­де дифференциального трансформатора. Напряжение равно нулю, когда сердечник находится в центральном или нулевом положении. Выходная характеристика при­бора является фактически нелинейной, но обычно счи­тается линейной в центральной области перемещения сер­дечника (имеет нелинейность менее 1 %). С помощью дифференциального трансформатора можно измерять перемещения от нескольких миллиметров до метра. Ана­логичным образом работает идифференциальный транс­форматор с угловым изменением выходного напряжения.Он позволяет измерять углы в диапазоне ±40°.

Рис. 59. Магнитные измерительные преобразователи перемещений;

К сожалению, дифференциальные трансформаторы основываются на получении выходного напряжения пе­ременного тока и соответствующей фазы этого напряже­ния. Поэтому они применяются, как правило, вместе с фазочувствительными детекторами (см. рис. 59,б), у которых на выходе получается напряжение постоянно­го тока: положительное, когда сердечник находится по одну сторону от нулевого положения, и отрицательное, когда он перемещается в другую сторону. Выходное на­пряжение равно нулю, если сердечник находится в цен­тральном положении.

Некоторые дифференциальные трансформаторы ис­пользуются совместно с внутренними генераторами, де­текторами, фильтрами и усилителями, которые позволя­ют применять преобразователи с возбуждающим напря­жением постоянного тока. На выходе у них получается выпрямленное напряжение постоянного тока. Такие при­боры позволяют пользователям применять их с обычны­ми преобразователями.

У сельсина одиночная первичная обмотка ротора по­ворачивается вместе с перемещением измеряемого объ­екта. Три статорные вторичные обмотки, расположенные друг к другу под углом 120°, формируют выходную об­мотку. Переменный ток возбуждает ротор (этот ток называют опорной частотой) и индицирует выход­ной сигнал на трех вторичных обмотках. Соотноше­ние между выходами соответствует положению ро­тора.

Обычно сельсинные системы для измерения переме­щений имеют в своем составе два идентичных узла; пе­редающий сельсин (так называемый сельсин-датчик) и сельсин-приемник (сельсин-трансформатор или тран­сформатор для питания целей управления). Оба сельси­на соединяются по схеме, показанной на рис. 59, в, так, чтобы перемещение ротора сельсина-датчика вызвало поворот ротора сельсина-приемника на один и тот же угол.

Поэтому сельсин-приемник может быть использован как база для индикаторных приборов—положение его ротора отображает угловое перемещение объекта изме­рений. Хроме того, он применяется для выполнения не­которой -механической работы. В этом случае сельсин-приемник называется сельсином крутящего момента. В измерительных системах для выработки управляющих сигналов сельсин-датчик больше известен под названием управляющего сельсина.

Принцип действия сельсинов используется также и в индуктосинах —преобразователях для измерения линей­ных перемещений, в которых плоский статор Вторичной обмотки, содержащий образец проводника в форме ли­нейной «шкалы», сканируется с помощью двух головок (первичных обмоток).

Вращающийся синусно-косинусный преобразователь ( рис. 59, г) представляет собой сельсин, но только с дву­мя статорными (на этот раз первичными обмотками, сдвинутыми относительно друг друга на 90º) и двумя роторными обмотками (в этом случае вторичными, ко­торые также сдвинуты на 90° относительно друг друга). Когда этот прибор применяется только как преобразо­ватель перемещения, чтобы выдавать измерительный сигнал в систему, одна из обмоток ротора закорачивается.

ЛЕКЦИЯ 13

План лекции:

1. Измерение расхода

1.1. Расходомеры переменного перепада давления

1.2. Расходомеры обтекания

Дата добавления: 2014-01-20