Дифференциальная схема включения

Дифференциальный индуктивный датчик с применением трансформатора со средней точкой содержит две одинаковые катушки, два сердечника и общий якорь, показанный на рис. 3 .23.

Рис. 3.23. Дифференциальный индуктивный датчик

Входная величина – перемещение клапана. В дифференциальной схеме включения индуктивного датчика (рис. 3.24) образуются два контура, в которых протекают токи, определяемые индуктивными сопротивлений дифференциального датчика При смещении сердечника, например вправо, индуктивное сопротивление уменьшается, а индуктивное сопротивление увеличивается. При среднем положении сердечника

Рис. 3.24. Электрическая схема включения дифференциального индуктивного датчика

На рис. 3.25 приведена мостовая схема включения дифференциального индуктивного датчика.

Рис. 3.25. Мостовая схема включения дифференциального индуктивного датчика

Две катушки дифференциального индуктивного датчика и резисторы и включается по мостовой схеме, где токи J₁ и J₂ определяется индуктивными сопротивлениями и :

Трансформаторные преобразователи

Трансформаторный датчик, показанный на рис. 3.26а,б имеет клапан, сердечник и две катушки и его статическая характеристика.

Рис. 3.26а. Трансформаторный датчик

,

где M – коэффициент взаимоиндукции, ; U₂ – выходное напряжение датчика; W₁, W₂ – число витков первичной и вторичной обмоток; I₁ – ток в первичной обмотке; ω – круговая частота; R_м – магнитное сопротивление магнитному потоку; μ – магнитная проницаемость сердечника; Ф – магнитный поток; F – магнитодвижущая сила; S –сечение магнитного сердечника; δ – воздушный зазор; U₂ – напряжение питания трансформаторного датчика.

Рис. 3.26б. Статическая характеристика трансформаторного датчика

Выходное напряжение датчика является функцией зазора. При Х = 0: = – максимальный зазор (напряжение минимальное, перемещение максимальное). По мере приближения клапана к сердечнику ЭДС Е₂ нелинейно растет (по гиперболическому закону).

Недостатки датчика:

- влияние параметров окружающей среды;

- нелинейная характеристика;

- зависимость от частоты питающего напряжения;

- влияние сил взаимодействия между клапаном и сердечником.

Вихретоковые преобразователи

Принцип действия вихретокового преобразователя основан на изменении индуктивности и взаимоиндуктивности катушек при приближении к ним проводящего тела. Глубина проникновения магнитного поля в материал определяется формулой

где ω – круговая частота, μ – магнитная проницаемость магнитопровода, γ– удельная проводимость.

Магнитное поле катушки наводит в материале ЭДС, которая создает ток. Ток вызывает вторичный магнитный поток, направленный против магнитного поля катушки, его вызвавшего. На низких частотах (50 Гц) для меди и алюминия значение Z_0.05 составляет около 10 мм, на высоких частотах (500 кГц) глубина проникновения уменьшается до 0,01 мм.

Рис. 3.28. Искажение магнитного поля катушки при приближении

проводящей пластины

На рис. 3.28 показано, как искажается магнитное поле катушки при приближении проводящей пластины. Присутствие вблизи витка с переменным током проводящей среды приводит к изменению его первоначального сопротивления: активное сопротивление витка увеличивается за счет роста потерь в проводящей среде, а индуктивное сопротивление уменьшается. Влияние вносимых сопротивлений R_вн и X_вн зависит при постоянной частоте питания и геометрических размерах обмотки от расстояния δ между обмоткой и пластиной.

Вихретоковые преобразователи находят самое широкое применение в области бесконтактного контроля линейных размеров тонких пластин и толщины покрытий (индукционная толщинометрия), обнаружения дефектов – поверхностных царапин, трещин, а также при измерении параметров вибрации.