Принцип действия. Принцип действия индукционного ИП иллюстрирует рис

Принцип действия индукционного ИП иллюстрирует рис. 3.13. Постоянный магнитный поток Φ пронизывает контур, совершающий возвратно-поступательное движение небольшого размаха l (вибрация). При этом в контуре наводится ЭДС, пропорциональная скорости движения:

,

где S – коэффициент преобразования скорости в ЭДС.

Рис. 3.13. Принцип действия индукционного преобразователя.

На рис. 3.14 показана конструкция 1 индукционного преобразователя, предназначенного для измерения вибрации. Магнитный поток, созданный в магнитопроводе постоянными магнитами, пересекает витки вибрирующей катушки и в ней индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости вибрации.

Рис. 3.14. Конструкция 1 индукционного преобразователя.

Когда расстояние между вибрирующим объектом и неподвижной базой велико, применяют конструкцию 2, показанную на рис. 3.15.

Рис. 3.15. Конструкция 2 индукционного преобразователя.

Постоянный магнит с полюсными наконечниками висит на мягких пружинах и практически неподвижен относительно базы, а катушка вместе с объектом вибрирует относительно него; в ней на водится ЭДС, пропорциональная скорости вибрации. Уравнение для сил, приложенных к подвижной части, можно представить в виде

,

где m – масса подвижной части; z – перемещение подвижной части относительно базы; Р – коэффициент демпфирования; y – перемещение подвижной части относительно вибрирующего объекта; W – коэффициент жёсткости пружин.

Здесь первое слагаемое – это сила инерции подвижной части (произведение массы на ускорение); второе – сила демпфирования, третье – сила, возникающая от сжатия и растяжения пружин. Если сила демпфирования мала и ей можно пренебречь, то

Если перемещение вибрирующего объекта относительно неподвижной базы обозначить x, то z = x + y и тогда

Если масса большая, а пружины мягкие, то

>> Wy

и тогда

а, следовательно, y = - x, т.е. z = 0 – магнит висит неподвижно относительно базы.

ЭДС, индуцируемая в катушке, пропорциональна скорости вибрации катушки относительно магнита, а значит и скорости вибрации объекта относительно базы:

Параметрами вибрации являются перемещение l; скорость и ускорение . Если предположить, что вибрация является синусоидальной, то

l = l_msinωt;

где l_m; ωl_m; ω²l_m – амплитуды перемещения, скорости и ускорения.

В этом случае достаточно знать круговую частоту ω = 2π f и одну из трёх амплитуд, чтобы найти две других.