Преобразователи перемещения (ПП).
ПП - предназначены для преобразования линейных или угловых перемещений в электрический сигнал.
Существует большое разнообразие типов преобразователя перемещений по принципу действий, то есть по использованным физическим эффектам или явлениям: индуктивные, трансформаторные, электромашинные (сельсин, индуксин), ультразвуковые, оптические, волоконно-оптические, лазерные и т.д.
Индуктивный преобразователь перемещения.
Диапазон измеряемых перемещений индуктивных преобразователей мал: от 0 до 5 мм (для линейных перемещений) или 0-5 угловых минут (для угловых перемещений).
Достоинством индуктивных преобразователей является их высокая надежность, достаточно высокая точность и возможность использования при высоких температурах (до +300°С).
Индуктивные преобразователи бывают одинарные и дифференциальные.
Рассмотрим одинарные преобразователи.
Ф=IW2G, где W – число витков обмотки;
, где μ0=4π*10-7Гн/м=12.56*10-7Гн/м.
Поток Ф пронизывает обмотку и наводит в ней ЭДС взаимоиндукции ЕUв=-jωФW=-jωIW2G.
Эту же ЭДС можно рассматривать как ЭДС самоиндукции. Из курса ТОЭ известно, что ЭДС самоиндукции: ЕUс=-jωLI, где L – индуктивность обмотки.
Учитывая, что ЕUв= ЕUс, приравнивая правые части выражений для ЕUв и ЕUс, получаем катушки: L=W2G. Перепишем по другому,
. Статическая характеристика одинарного индуктивного преобразователя носит нелинейный характер и выглядит следующим образом:
.
Недостатками одинарных индуктивных преобразователей являются:
1) Нелинейность статической характеристики (линейный участок статической характеристики 0,15 от Xm);
2) Подверженность влиянию внешних магнитных полей;
3) Подверженность колебаниям температуры окружающей среды, которая влияет на геометрические размеры воздушного зазора и магнитную проницаемость μ0.
Вследствие этого, одинарный индуктивные преобразователи не применяются, а используются дифференциальные индуктивные преобразователи.
Дифференциальный индуктивный преобразователь.
Дифференциальный индуктивный преобразователь представляет собой два, установленных навстречу друг другу, одинарных преобразователя с одинарным индуктивным преобразователем.
В идеале симметрично установленные системы должны быть одинаковы.
Достоинствами дифференциального индуктивного преобразователя являются:
1) Больший линейный участок статической характеристики (0.3÷0.4)δ0=∆δ, а если учесть, что статическая характеристика дифференциальная, то есть в обе стороны от нуля, то участок составляет (0.6÷0.8)δ;
2) При идеальной симметрии магнитной системы влияние магнитных полей на левую и правую части магнитной системы компенсируются. В итоге, погрешность равна нулю.
3) Точно также происходит компенсация влияния температур и температурная погрешность равна нулю.
Вследствие этих причин, применяются только дифференциальные индуктивные преобразователи.