Измерительные приборы с индуктивным датчиком

С электрическим преобразованием

Измерительные средства

Измерительные средства с электрическим преобразованием – это средства измерения, в которых преобразование измерительной информации осуществляется через преобразование рода или параметров электрического тока.

Функциональная схема

ПП

ЭБ

ОУ

АЦП

ЭВМ

1. ПП – первичный преобразователь – воспринимает изменение размера и вырабатывает сигнал, содержащий информацию об измеряемой физической величине в форме удобной для дальнейшего преобразования, но непосредственно не наблюдаемый. Его часто выделяют в отдельный конструктивный узел, который называется датчиком.

2. ЭБ - электронный блок или вторичный преобразователь. Может включать в себя дополнительные преобразователи, усилители и фильтры.

3. ОУ – отсчетное устройство или АЦП – аналогово-цифровой преобразователь для ввода сигнала в ЭВМ. Предназначается для регистрации измеряемой величины, либо для представления ее в виде, удобном для наблюдателя.

Наибольшее распространение получили приборы с индуктивным способом преобразования (приборы с индуктивным датчиком). Реже применяют приборы с емкостным датчиком. В контрольных автоматах находят применение фотоэлектрические и электроконтактные датчики.

Измерительные приборы с индуктивным датчиком – это измерительные средства с электрическим преобразованием, в которых линейные или угловые перемещения вызывают изменения индуктивности электрической цепи.

Индуктивность - это физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Ток, текущий в проводящем контуре, создает в окружающем пространстве магнитное поле, причем магнитный поток Ф, пронизывающий контур, прямо пропорционален силе тока I, т. е. Ф= LI.

Электрическая схема этого вида приборов состоит из датчика, в котором механические перемещения вызывают изменение индуктивности, и элементов цепи, представляющих собою электрическую цепь измерения индуктивности.

Индуктивный датчик - это устройство для преобразования механических перемещений в электрический сигнал, представляющее собою одну или не­сколько катушек индуктивности с магнитопроводом и подвижным элементом (якорем), который при измерении линейного или углового размера перемещается и изменяет индуктивность катушки.

Схема индуктивного датчикасостоит из катушек индуктивности, т.е. проводника, свернутого в спираль, магнитопровода, состоящего из сердечника (постоянной части) и якоря, который при измерении размера смещается относительно катушки и этим самым изменяет магнитную проницаемость (сопротивление) сердечника, а, следовательно, изменяет индуктивность катушки.

Изменение индуктивности происходит либо в результате изменения зазора между подвижной частью магнитопровода-якоря и сердечником (а, в), либо в результате изменения площади (б, г). Индуктивные датчики бывают недифференциальными (а, б) и дифференциальными (в, г).

Понятие дифференциальные датчики и дифференциальные измерения относится не только к датчикам, это понятие широко используется при измерении линейных и угловых размеров. Этот термин связан с термином «дифференциальный механизм», т.е. механизм, который позволяет получить результирующее движение как сумму или разность составляющих движений.

При дифференциальных схемах измерения многие внешние факторы влияют одновременно на 2 измерительные цепи и, следовательно, не влияют на соотношение их параметров, таким образом, удается снизить погрешность от влияния внешней среды на измерения.

Датчики, работающие по принципу изменения зазора используются для измерения малых перемещений от долей мкм до 3…5 мм.

Датчики, работающие по принципу изменения площади применяют для измерения перемещения от 0,5 до 15 мм.

В зависимости от области применения различают датчики осевого и бокового действия.

В датчиках осевого действия обычно стремятся обеспечить размер присоединительного цилиндра 8 или 28 мм.

Датчики с присоединительным размером 28 мм используют при необходимости иметь катушки с большой индук­тивностью, т.е. обеспечить или малую цену деления (0,02 мкм), или большой диапазон показаний (до 4 мм). Во всех остальных случаях используются датчики с присоединительным размером цилиндра 8 мм. Это дает возможность проводить измерения до 1 мм.

Датчики с большой индуктивностью дают достаточно мощный выходной сигнал, который можно использовать без дополнительного усиления.