Электромагнитный метод измерения неэлектрических величин основан на прямом использовании закона электромагнитной индукции.
Закон электромагнитной индукции можно использовать в следующих двух формулировках.
1. Если в постоянном магнитном поле движется проводник со скоростью , то в нем индуктируется и э. д. с. е, равная
, (2.32)
где В— составляющая магнитной индукции по направлению, перпендикулярному
скорости ;
l — длина проводника.
2. Если поместить проводник в переменном магнитном поле, то индуктируемая в нем э. д. с. е будет равна
, (2. 33)
где Ф — магнитный поток.
В соответствии с этими двумя формулировками можно получить два типа преобразователей неэлектрических величин в электрические. Первый тип преобразователя состоит из катушки 1, движущейся в постоянном магнитном поле магнита или электромагнита 2 (рис.2.30, а и б). Катушка приводится в движение со скоростью под действием механических сил, возникающих за счет энергии, получаемой от испытуемого объекта. Наводимая в катушке э. д. с. пропорциональна скорости движения. Второй тип преобразователя состоит из неподвижной катушки 1 (рис.2.31) и магнитопровода с переменным зазором (или с другим устройством для изменения магнитного потока), служащим для изменения магнитного потока магнита или электромагнита 2. Изменение зазора осуществляется за счет измеряемых неэлектрических величин. Разновидностями второго типа преобразователя являются система с неподвижными катушками 1, магнитом 2 и вращающимся коммутатором 3 (рис.2.32, а) и система с неподвижной катушкой 1 и вращающимся магнитом 2 (рис.2.32, б).
|
|
Электромагнитный метод применим непосредственно для измерения тех неэлектрических величин, которые связаны со скоростью движения или могут быть преобразованы в скорость. В частности, этот метод находит широкое применение при измерении вибраций, ускорений и скоростей вращения. Если измеряемые величины связаны с перемещением, а не со скоростью, то для получения на выходе прибора величины, пропорциональной, измеряемой, необходимо применять интегрирующие устройства.
Покажем, что в преобразователе с переменным зазором индуктируемая э. д. с. пропорциональна скорости изменения зазора. Если М — магнитодвижущая сила постоянного магнита или электромагнита, a RM — магнитное сопротивление, то магнитный поток будет равен
. (2.34)
Сопротивление RM состоит из сопротивления железа Rж и сопротивления воздушного промежутка , где — величина зазора, т.е.
, (2.35)
Если зазор изменяется на величину , то
, (2.36)
где .
Электродвижущая сила е, индуктируемая в катушке, согласно формуле (2.33) будет равна
|
|
. (2.37)
Следовательно, э. д. с. пропорциональна скорости изменения зазора .
При выборе параметров электромагнитных датчиков следует исходить из требований работы их в режиме холостого хода, так как только при этом условии остаются справедливыми соотношения (2.34) и (2.35).
Электромагнитный метод целесообразно применять для измерения быстроменяющихся величин.