8.8 Ємнісний первинний вимірювальний

ПЕРЕТВОРЮВАЧ

Принцип дії ємнісного перетворювача ґрунтується на залежності ємності конденсатора від розмірів та взаємного розміщення пластин та від діелектричної проникності матеріалу між пластинами. Як ємнісний перетворювач найчастіше застосовується плоский конденсатор (див. рисунок 6), ємність якого визначається за формулою:

,

де d – відстань між пластинами (електродами);

S – площа пластин;

ε - відносна проникність діелектрика, що знаходиться між пластинами;

ε₀ – діелектрична стала.

Рисунок 6 – Ємнісний перетворювач

Ємнісний перетворювач вмикається або у коливальний контур або у мостову схему.

8.9 П’єзоелектричний первинний вимірювальний

ПЕРЕТВОРЮВАЧ

Принцип дії п’єзоелектричного перетворювача ґрунтується на явищі п’єзоефекту, полягає у тому, що під дією сили на кристали речовин на гранях кристалу виникають електричні заряди.

П’єзоелектричний перетворювач – це пластина 2, яка виготовлена з п’єзоелектричного матеріалу (кварцу), на який нанесено два ізольовані один від одного електроди 3 (див. рисунок 7).

Рисунок 7 – П’єзоелектричний перетворювач

Якщо на п’єзокристал діяти силою F, то на його гранях з’явиться заряд q, який пропорційний силі F:

, (1)

де d₁₁ – п’єзоелектричний модуль, який залежить від матеріалу та його стану.

П’єзокристал разом з електродами утворюють конденсатор, ЕРС якого дорівнює:

. (2)

Вхідною величиною для п’єзоелектричного перетворювача є механічна сила, а вихідною – ЕРС.

Недоліком п’єзоелектричного перетворювача є значні похибки під час вимірювання сталої сили, оскільки заряд, що з’явився на гранях п’єзокристалу, може стікати через вхідний опір вторинного приладу, тому то п’єзоелектричні перетворювачі доцільно застосовувати для вимірювання змінної сили.

8.10 Індуктивний первинний вимірювальний

ПЕРЕТВОРЮВАЧ

Принцип дії індуктивного перетворювача ґрунтується на залежності індуктивності (взаємної індуктивності) від положення, геометричних розмірів та магнітного стану ділянок магнітного кола, тобто вхідна величина перетворюється в відповідну зміну індуктивності за рахунок зміни параметрів магнітного кола:

, (3)

де δ_з – довжина повітряного зазару;

R_М – магнітний опір кола;

μ – магнітна проникність поля;

L – індуктивність перетворювача;

Z - повний опір перетворювача.

Існують два види індуктивних перетворювачів: зі змінною індуктивністю та зі змінним активним опором. Приклад схеми перетворювача першого виду наведений на рисунку 8. Перетворювач складається з магнітопроводу 1, на якому розташована котушка 2 та рухомий якір 3. Переміщенні якоря змінюється довжина повітряного зазору, як наслідок, змінюється магнітний опір, що викликає зміну індуктивності.

Рисунок 8 – Індуктивний перетворювач (перший вид)

Функція перетворення перетворювача може бути описана таким чином:

• індуктивність котушки: ;

• струм: ;

• магнітний опір перетворювача: ,

таким чином, індуктивність котушки перетворювача дорівнює:

На рисунку 9 наведений індуктивний плунжерний перетворювач, який складається з котушки 1 та з рухомого осердя 2. При середньому положенні плунжера індуктивність максимальна.

Рисунок 9 – Індуктивний плунжерний перетворювач

Схема індуктивного перетворювача другого виду наведена на рисунку 8. В повітряний зазор магнітного кола вводиться пластинка 4 з високою електропровідністю, у якій наводяться вихрові струми, які призводять до збільшення втрат активної потужності котушки 3. Це еквівалентно збільшенню її активного опору.