Схемы включения индуктивных преобразователей

Основными дифференциальными схемами включения индуктивных преобразователей являются мостовые схемы, где в общем случае Z ₁ = R _пр + jw L ₁ и Z ₂ = R _пр + jw L ₂ – полные сопротивления секций дифференциальных индуктивных преобразователей. Сопротивления других плеч могут быть как активными, так и реактивными. В качестве этих плеч могут служить секции двухобмоточного дросселя или трансформатора с двухсекционной первичной обмоткой.

Источник питания U и нагрузка R_Н могут меняться местами при этом чувствительность моста также изменяется.

Мосты проектируют так, что напряжение на измерительной диагонали отсутствует, если на дифференциальный преобразователь не воздействует входная величина и его якорь находится в среднем положении. При этом сопротивление плеч Z₁ и Z₂ равны между собой, их значения принимаем за Z₀. При перемещении якоря сопротивление одной секции становится равным Z ₁ = Z₀ + DZ₁, сопротивление другой Z₂ = Z₀ - DZ₂. Изменение сопротивлений DZ₁ = j w DL₁ и DZ₂ = j w DL₂, соответствующие некоторому перемещению якоря относительно его среднего положения, в общем случае не равны между собой в силу нелинейности функции преобразования. Однако, если перемещение мало, то их различия незначительны. Положим, что при малых перемещениях якоря относительно его среднего положения изменение сопротивлений линейно зависит от перемещения якоря x. При этом

DZ₁ = DZ₂ = DZ.

Изменения сопротивлений преобразователей невелики, и можно считать, что напряжение на измерительной диагонали моста изменяется пропорционально DZ / Z. В этом случае функция преобразования мостовой схемы характеризуется только чувствительностью

S_сх = U_вых / (DZ / Z₀),

где U_вых – напряжение на измерительной диагонали при изменении сопротивления преобразователя, равном DZ.

Чувствительность схемы S_сх, как и выходное напряжение U_вых, является комплексной величиной. Ее аргумент определяет фазовый сдвиг напряжения на измерительной диагонали моста относительно напряжения питания. Определим чувствительность для схемы. В режиме холостого хода, когда R_H = ¥,

U_вых,x = UR/(Z₂ + R) - UR/(Z₁ + R) = 2URDZ / [(Z₀ + R)² +DZ²]»

» 2URDZ / (Z₀ + R)²,

поскольку | DZ² |<=| (Z₀ + R)²|.

Подставив значение (U _вых,х) получим выражение для чувствительности схемы в режиме холостого хода:

S_сх,х = 2U R Z₀ / (Z₀ + R)².

Когда сопротивление нагрузки R _H соизмеримо с другими сопротивлениями цепи, для определения чувствительности S_сх нужно определить напряжение на R _H. Согласно теореме об активном двухполюснике это напряжение

U_вых = U_x R_H / (R_H + Z_i),

где Z_i – сопротивление мостовой цепи со стороны нагрузки между точками a - b при закороченном источнике напряжения.

Получим:

S_сх = [U_x R_H / (R_H + Z_i)] / (DZ / Z₀) = (S_сх)_x R_H / (R_H + Z_i)

Преобразовав схему моста получим:

Z_i = Z₁ R / (Z₁ + R) + Z₂ R / (Z₂ + R).

Подставив значения Z₁ = Z₀ + DZ и Z₂ = Z₀ - DZ и проведя алгебраические преобразования, в ходе которых считаем | DZ² |<=| (R + Z₀)² | и поэтому пренебрегаем значением DZ², получим

Z _i = 2Z₀ R / (Z₀ + R).

Следовательно, чувствительность схемы при включенном сопротивлении нагрузки R_H

S_сх = (2URZ₀R_H) / ((R + Z₀)[2Z₀R + R_H (R + Z₀)]).

Аналогично можно определить выражения для чувствительности других схем. Например, чувствительность схемы в режиме холостого хода

S_сх,х = U / 2 не зависит от параметров цепи.

Следует, что напряжение на выходе моста U_вых пропорционально DZ. При изменении знака DZ с плюса на минус также изменяет знак напряжение U_вых. Для переменного напряжения это соответствует изменению его фазы на 180°.

Можно показать, что чувствительность схем, может быть выше, чем чувствительность рассмотренных схем. В схеме имеется возможность согласования сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением моста; цепи питания моста и нагрузки гальванически не соединены.

Магнитоупругие индукционные преобразователи включаются в мостовые измерительные цепи. В плечо, смежное с измерительным преобразователем, включается такой же преобразователь для компенсации аддитивных погрешностей. Он обычно не нагружается – прибор строится по дифференциальной схеме первого типа. Питание моста производится от феррорезонансного стабилизатора.

Магнитоупругие трансформаторные преобразователи могут работать также с автоматическими потенциометрами переменного тока.

Дата добавления: 2014-01-15