Применение индукционных преобразователей

Выходное напряжение индукционного преобразователя пропорционально скорости перемещения подвижной части и это свойство широко используется для построения универсаль­ных виброизмерительных устройств, в измерительной цепи ко­торых значение виброперемещений и виброускорений получа­ются путем интегрирования или дифференцирования выходно­го сигнала датчика. На рис. 5.16 приведена Структурная схема про­мышленного универсального виброизмерительного устройства, позволяющая измерить перемещения, скорости и ускорения.

 

Рис. 5.16. Структурная схема универсального виброизмерительного устройства.

 

Сигнал сейсмического вибродатчика с индукционным преобра­зователем поступает через интегрирующую ИЦ или дифферен­цирующую ДЦ цепь, или непосредственно в усилитель УС, на выход которого подключен вибратор осциллографа. Выбор из­меряемого параметра осуществляется при помощи переклю­чателя П. Прибор имеет три канала, обеспечивающих работу в диапазоне частот 10…500 Гц при ко­эффициенте преобразования 70 мА/В no сигналу, 24×10-3 мА/В по интегралу вход­ного сигнала и 175×10-3 мА с/В - по производной вход­ного сигнала при нагрузке на указа­тель с сопротивлением 1 Ом.

Другим направлением построения широкодиапазонных виброизмеритель­ных приборов является использование кор­ректирующих цепей, позволяющих ис­пользовать один и тот же датчик для измерения виброперемещений и виброуско­рений. Примером может служитьширокодиапазонный прибор, кон­струкция которого приведена на рис.5.13.

В зазоре между полюсным наконечником 1, напрессованным на постоянный маг­нит, и внешним магнитопроводом 2, помещена рабочая катуш­ка 3 индукционного пре­образователя, намотанная на дюр­алюминиевый каркас 4. В качестве упругих эле­ментов используются плоские П-образные пружины 5. Винтами 6 и 7 пру­жины прикреп­лены одним концом к рабочей катушке, а дру­гим - к корректирующей катушке 5. Последняя служит для коррекции погрешностей, обусловленных внешними маг­нитны­ми полями и включается встречно с рабочей катушкой. Успо­коение сис­темы электромагнитное и осуществляется за счет взаимодействия токов, индук­тированных в каркасе и рабочей катушке, с полем постоянного магнита. Датчик имеет чувстви­тельность около 50 мВ/мм собственную резонансную ча­стоту 18 Гц, степень успокоения b = 0,3, массу — 300 г, диа­метр 50 мм и длину 60 мм,

 

Рис. 5.16. Прибор для измерения виброперемещений и виброуско­рений.

 

Рабочий диапазон прибора по ускорению 0,03…10 g и по смещению 0,03…10 мм. Погрешность измерения не более 10%.

Индукционные преобразователи могут быть использованы для измерения постоянного ускорения и скорости.

На рис. 5.17 показано принципиальное устройство предло­женного М.М.Фетисовым прибора с индукционным обрат­ным преобразователем. Позже появи­лось сообщение о том, что на таком же принципе основан акселерометр, уста­новлен­ный в системе американской ракеты «Минитмен».

 

Рис. 5.17. Устройство прибора для измерения постоянного ускорения и скорости.

 

Под действием ускорения Х маятник, образованный по­стоянным магнитом 1, подвешенным на оси 2, отклоняется. Емкостный преобразователь недокомпен­сации 3 выходит из равновесия, выходной сигнал усиливается усилителем и по­сту­пает на обмотку двигателя 4. Двигатель вращает диск 5, рас­положенный ме­жду полюсами постоянного магнита. Возни­кающий момент уравновешивает мо­мент маятника. Скорость вращения диска т.е. частота w пропорциональна уско­рению и является выходной величиной прибора.

Широкое распространение для измерения скорости полу­чили различного рода тахометры. Тахометры с амплитудной модуляцией обычно выполняются с индукционным преобразо­вателем (генератором постоянного или переменного тока), вы­ходной величиной которых является э.д.с. Для измерения скорости также используются частотные тахо­метры (с частот­ной модуляцией), которые являются наиболее простыми и точными. В качестве образцового отрезка пути в этих датчиках используется полный оборот 360o. Измерите­лем в данном тахометре может служить герцметр. Индукционные преобразователи чаще всего используют­ся в частотных датчиках тахометров. Они просты, надежны, дают большую выходную мощность. К недостаткам их отно­сятся: необходимость непосредственного доступа к валу; зави­симость амплитуды выходного сигнала от измеряемой скоро­сти вращения, что затрудняет измерение малых скоростей, а также создаваемый им тормозной момент.

На рис.5.18 показан принцип конструкции тахометра с ин­дукционным преобразователем.

 

Рис. 5.18. Тахометр с ин­дукционным преобразователем.

 

Магнит гибким валом связан с испытуемым объектом. В поле магнита, вращающегося со скоростью w, расположен металлический диск 1, ук­реплен­ный на валу 2. На этом же валу укреплены один конец пру­жинки 3 из фос­фористой бронзы и стрелка 4, угол a поворота которой является выходной вели­чиной прибора. При враще­нии магнит увлекает за собой диск. Под действием вращаю­щего момента пружина, имеющая удельный противодействую­щий мо­мент W, закручивается на угол, прямо пропорциональ­ный измеряемой скорости.

Индукционные преобразователи используются также и для измеренияобъемного расхода жидкости или газа, протекаю­щего по трубопроводу в еди­ницу времени. На рис. 5.19 пред­ставлена схема устройстватурбинного крыльча­того тахометрического датчика.Он представляет собой отрезок трубы, в кото­ром установлена небольшая осевая турбинка.

Под действием потока жидкости в трубе ротор турбинки вращается со ско­ростью, доходящей до 250 об/сек. Скорость вращения турбинки преобразуется в частоту электрических ко­лебаний любым из описанных выше индукционным преобразо­вателем. Погрешность датчиков такого типа можно довести до 0,35%. Погрешность целиком определяется погрешностью преобразования расхода в скорость вращения турбинки и за­висит от сил сопротивления вращению ротора, возникающих от трения в подшипниках, вязкости жидкости и тормозного мо­мента индукционного преобразователя.

Частотные датчики расходомеров могут работать как с аналоговым изме­рительным устройством типа конденсаторно­го частотомера, так и с цифровым частотомером. Результирующая погрешность в первом случае составляет 1…2%, во втором — может быть менее 0,5%.

 

Рис.5.19. Устройство турбинного крыльча­того тахометрического датчика.

 

В индукционном расходомере (рис. 5.20) используется эффект возникновения электррического тока в проводнике, перемещающемся в магнитном поле.

 

Рис. 5.20. Устройство индукционного расходомера.

Протекающая жидкость отождествляется с проводником, т.е. она должна обладать определенной минимальной проводимостью. Согласно закону Фарадея, в обладающей электрической проводимостью жидкости Q, протекающей через магнитное поле, возникает электрическое поле. Контролируемый поток протекает по армированной изолятором трубе, в стенах которой перпендикулярно направлению магнитного поля и потока среды установлены два диаметрально расположенных электрода В, с которых снимается напряжение, пропорциональное средней скорости потока среды. Этот образованный высокоомным источником сигнал, величина которого имеет порядок нескольких милливольт, с помощью кабеля проводится к измерительному преобразователю, усиливающему его и осуществляющему дальнейшую обработку.

Индукционные преобразователи могут быть также исполь­зованы для измерения крутящего момента — фазовые датчи­ки торсиометров.

5.5. Термоэлектрические преобразователи

Принцип действия

Термоэлектрические преобразователи относятся к типу теп­ловых преобразователей и основаны на явлении термоэлект­ричества, открытого в начале прошлого века академиком Эпинусом. Явление термоэлектричества заключается в следую­щем. Если составить цепь из двух различных проводников (или полупроводников) А и В, соединив их между собой кон­цами (рис. 5.21, а), причем температуру t1 одного места соединения сделать отличной от температуры t0 другого, то в цепи по­явится э.д.с., называемая термоэлектродвижущей силой (термо-э.д.с.), и являющейся разностью функций температур мест соединения проводников.

 

Данная цепь называетсятермоэлектрическим преобразо­вателем илитермопарой; проводники, составляющие термопа­ру —термоэлектродами, а места их соединения —спаями.

Термопара может быть использована для измерения темпе­ратуры. Если один спай термопары (рабочий спай) поместить в среду с температурой t1, которую нужно измерить, а темпе­ратуру другого (нерабочего) спая поддерживать постоянной и

 

Последнее выражение положено в основу измерения темпе­ратур при помощи термопар.

Таким образом, входной величиной термопары является температура t1 рабочего спая, а выходной величиной — термо­пары э.д.с., которую термопара развивает при строго по­стоянной температуре t0 нерабочего спая.

Приборы, представляющие собой сочетание термопары и измерителя, используемые для измерения температуры, назы­вают термоэлектрическими пирометрами.

Включить измеритель - (указатель) в цепь термопары можно по двум схемам рис. 5.21, б и в), а для того, чтобы включение в цепь термопары указателя не изменило значения термо-э. д. с., места соединения указателя с термоэлектродами дол­жны иметь одинаковую температуру.

а) б) в)

Рис.5.21. Термоэлектрические преобразователи.








Дата добавления: 2016-03-22; просмотров: 2979;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.012 сек.