Индукционные преобразователи

   Принцип действия индукционных преобразователей основан на использовании явления электромагнитной индукции

,

где e – мгновенное значение ЭДС, возникающей на зажимах катушки с числом витков w, если она помещена в магнитное поле с изменяющимся магнитным потоком Ф. Здесь d Ф/ dt – скорость изменения магнитного потока.

3

   Индукционные ИП иногда называют магнитоэлектрическими генераторами [14], так как основными элементами в них являются постоянный магнит (реже электромагнит) и катушка. Один из этих элементов является подвижным. Непосредственно индукционные ИП могут использоваться только при измерении скорости механического перемещения как линейного, так и углового. Если в последующей измерительной цепи используются специальные устройства, позволяющие проинтегрировать или продифференцировать во времени выходной сигнал преобразователя, то ИП может быть использован для измерения линейных и угловых перемещений и ускорений.

   Наибольшее применение индукционные преобразователи получили при изготовлении приборов для измерения угловой скорости (тахометров) и приборов для измерения параметров вибрации.

   На рис. 2.10 схематично показан индукционный преобразователь для измерения скорости, амплитуды и ускорения. Цилиндрический постоянный магнит 3 создает в кольцевом зазоре магнитопровода 2 постоянное магнитное поле. Приложенное к цилиндрической катушке 1 внешнее воздействие приводит к перемещению катушки и пересечению ею силовых линий магнитного поля. В катушке возникает ЭДС, пропорциональная скорости перемещения. Возможны и другие конструкции индукционных преобразователей [14].

Подбором формы магнитного поля, размерами и расположением катушки возможно доведение погрешности линейности до несущественных значений 0,02…0,1 % [14].

   Источниками погрешности индукционных ИП, кроме погрешности линейности, являются временная и температурная нестабильности, а также влияние поля катушки на поле постоянного магнита. Компенсация температурной погрешности осуществляется в этом случае с помощью термомагнитных шунтов, изготовленных из специальных сплавов, индукция которых резко падает с ростом температуры. Во избежание заметного влияния поля катушки на поле постоянного магнита ток, протекающий в катушке, существенно ограничивается.

   Преобразователи, используемые в тахометрах, представляют собой небольшие генераторы постоянного или переменного тока мощностью 1…100 Вт обычно с независимым возбуждением от постоянного магнита, ротор которых механически связан с испытуемым валом. При использовании генератора постоянного тока о скорости судят по ЭДС генератора, а для генератора переменного тока скорость можно определить по значению ЭДС или по ее частоте. При использовании зависимости частоты ЭДС генератора от скорости вращения получается бо́льшая точность измерения, чем при использовании зависимости величины ЭДС от скорости, так как в последнем случае на результат измерения влияет непостоянство магнитного потока магнита.

   Динамические свойства индукционных ИП без учета индукционного объекта (вращающегося вала) определяются частотной погрешностью, возникающей за счет влияния индуктивности катушки.

   Достоинствами индукционных ИП являются возможная высокая чувствительность, высокая выходная мощность, относительная простота.

   Основной недостаток индукционных ИП – ограниченный частотный диапазон измеряемых величин.