Диагностика строительных машин / Датчики средств диагностирования строительных машин / Глава 2.3
Электромагнитные (индуктивные, трансформаторные, магнитоупругие и индукционные) датчики
Электромагнитные датчики основаны на использовании зависимости характеристик магнитной цепи (магнитного сопротивления, магнитной проницаемости, магнитного потока и др.) при механическом воздействии на элементы этой цепи.
Индуктивные датчики
Датчики, преобразующие перемещение в изменение индуктивности, называют индуктивными. Датчики, преобразующие перемещение в изменение взаимной индуктивности, принято называть трансформаторными (или взаимоиндуктивными). В трансформаторных датчиках изменение взаимной индуктивности можно получить не только при изменении: полного сопротивления, но и при перемещении одной из обмоток. Датчики, основанные на изменении магнитного сопротивления,, обусловленном изменением магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника под воздействием механической деформации,, называют магнитоупругими. Датчики, в которых скорость изменения измеряемого механического параметра преобразуется в индуктированную ЭДС, называют индукционными или магнитоэлектрическими.
Индуктивные датчики представляют собой дроссель с изменяющимся воздушным зазором Д или изменяющейся площадью 5 поперечного сечения магнитопровода. Выходным параметром является изменение индуктивности Ь (или полного сопротивления 1) обмотки, надетой на сердечник. Широко распространены также индуктивные датчики соленоидного типа с разомкнутой магнитной цепью.
Индуктивные датчики с переменным зазором имеют ограниченный диапазон измерений (от 0,01 до 2 мм), так как при большем зазоре зависимость Ь={(А) становится нелинейной. Датчики с регулируемой площадью поперечного сечения магнитопровода имеют большую линейность (в диапазоне до 5-8 мм). Датчики соленоидного типа пригодны для измерения больших перемещений (до 50-60 мм).
Недостатком индуктивных датчиков является наличие на выходе постоянной составляющей сигнала, для компенсации которой применяют мостовые или дифференциальные схемы.
Трансформаторные датчики
Трансформаторные датчики представляют собой магнитопровод с двумя обмотками) и ферромагнитный сердечник. При перемещении сердечника изменяется взаимная индуктивность обмоток. С целью снижения постоянной составляющей сигнала на выходе применяют дифференциально-трансформаторные схемы, в которых вторичные обмотки со и ©г" включены встречно. Погрешность этих датчиков вызывается колебанием напряжения и частоты питания, температуры.
Достоинствами индуктивных и трансформаторных датчиков являются: высокий коэффициент преобразования (можно работать без специальных усилительных устройств), простота конструкции.
Магнитоупругие датчики
Магнитоупругие датчики представляют собой ферромагнитный сердечник с обмоткой, при деформации которого от сжимающих, растягивающих или скручивающих усилий (Р) происходит изменение магнитной проницаемости сердечника и изменение его магнитного сопротивления г=1(Р). Это приводит к изменению индуктивности обмотки, помещенной на сердечнике или взаимной индуктивности между обмотками.
По принципу действия магнитоупругие датчики делят на две группы: дроссельного и трансформаторного типа. В датчиках дроссельного типа изменение магнитной проницаемости сердечника приводит к изменению полного электрического сопротивления г катушки дросселя. Эти датчики просты, нечувствительны к колебаниям напряжения питания и изменениям температуры. Поэтому датчики дроссельного типа применяют при измерениях, не требующих высокой точности.
Магнитоупругие датчики трансформаторного типа имеют более высокие коэффициент преобразования и точность, чем дроссельные.
Индукционные датчики
Индукционные датчики выполняют с постоянным магнитом или электромагнитом, через обмотку которого пропускается постоянный ток. Эти датчики в отличие от вышерассмот-ренных индуктивных, трансформаторных и магнитоупругих относятся к разряду генераторных, так как при воздействии входной величины они генерируют электрическую энергию. В них используется явление электромагнитной индукции - наведение ЭДС в-электрическом контуре, в котором меняется магнитный поток.
Наводимая ЭДС в катушке зависит не от абсолютного значения магнитного потока, а от скорости его изменения внутри контура. Поэтому индукционные датчики применяют только для измерения; скорости угловых или линейных перемещений.