Индуктивные преобразователи

На рис. 3.7 изображен самый распространенный преобра­зователь с малым воздушным зазором d, длина которого из­меняется под действием измеряемой величины Р (сосредото­ченная сила, давление, линейное перемещение).

Рис. 3.7. Устройство индуктивного преобразователя

Вследствие изменения зазора изменяется магнитное сопротивление маг­нитной цепи, а следовательно, и индуктивность катушки, на­детой на сердечник, и включенной в цепь переменного тока. Индуктивность L этой обмотки равна

(3.3)

где R_М – полное сопротивление магнитной цепи; Rм.ст – магнитное сопротивление участков из стали; R_d – магнитное сопротивление воздушных за­зоров; d – величина воздушного зазора; S – площадь воздушного зазора; m₀=1,26×10^-6 Гн/м – магнитная проницаемость воздушного зазора; w – число витков катушки.

Таким образом, у данного преобразователя естественной входной величиной является перемещение сердечника 1, а вы­ходной – изменение индуктивности обмотки. Подобные пре­образователи, преобразующие значение измеряемой (механи­ческой) величины в значение индуктивности, называют индук­тивными. Изменение индуктивного сопротивления катушки ведет к изменению ее полного сопротивления Z. Таким обра­зом, возникает функциональная зависимость между измеряе­мой механической величиной Р и электрическим сопротивле­нием Z преобразователя

Индуктивные преобразователи нашли широкое применение в практике в основном для измерения линейных и угловых перемещений.

Индуктивный микрометр предназначен для измерения ли­нейных размеров и для измерения отклонения от заданных размеров. Преобразователи индуктивных микрометров можно выполнить как с рычажной передачей от измерительного што­ка к якорю, так и без нее.

Преобразователи безрычажной передачи конструктивно проще, но обладают малой относительной чувствительностью, а следовательно, большими погрешностями, так как здесь пе­ремещение якоря равно измеряемому перемещению. В преоб­разователе с рычажной передачей перемещение якоря в десят­ки раз больше, чем измеряемое перемещение, что приводит к большим значениям относительной чувствительности и к ма­лым погрешностям измерения. Наименьший предел измерения у подобных микрометров достигает 100 мкм, в то время как у безрычажных микрометров наименьший предел измерения составляет 300…400 мкм.

Индуктивный прибор для измерения толщины покрытий. На рис.3.8 представлена схема прибора для измерения толщи­ны гальванических покрытий в диапазоне 2…60 мкм.

Рис. 3.8. Схема прибора для измерения толщи­ны гальванических покрытий

Преоб­разователь представляет собой трансформатор Тр₁ с разомкну­той магнитной цепью, магнитный поток которого замыкается через испытуемую деталь 1. Величина магнитного потока трансформатора при заданной м.д.с. первичной обмотки за­висит от толщины покрытия 2, следовательно, индуктирован­ная во вторичной обмотке э.д.с. будет функцией толщины покрытия. Магнито-электрический измеритель включен через выпрямительный узел. Реостат позволяет регулировать равно­весие цепи. Питание прибора осуществляется от сети перемен­ного тока напряжением 220В через трансформаторы Тр₂, Тр₃ и бареттер Б.

Индуктивный манометр. Применяется для измерения малых давлений воздуха (от 15 Н/м², т. е. 1,5 мм вод. ст.), изме­няющихся с частотой до 800 Гц. Измеряемое давление воздей­ствует через трубку 1 на тонкую гофрированную мембрану 2, припаянную к корпусу преобразователя 8. Магнитный поток, создаваемый катушками 4, замыкается через сердечник 5, стаканы 6 и мембрану 2. При воздействии измеряемого давле­ния на мембрану с одной стороны мембрана прогибается, и магнитное сопротивление для потока одной катушки умень­шается, а для потока другой катушки увеличивается.

Катушки преобразователя включаются в соседние плечи моста, благодаря чему устраняются погрешности, обусловлен­ные влиянием изменения окружающей температуры.

Устройство индуктивного датчика манометра представлено на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Устройство индуктивного датчика манометра

Существуют индуктивные уровнемеры, виброметры, акселе­рометры и др.