Электромагнитные преобразователи
Лекция №10
Измерение механических величин
Преобразователи механических величин в электрические
Все преобразователи делятся на активные (пьезо) и пассивные (например, тензо) (параметрические).
Резистивные преобразователи.
Контактные преобразователи
Погрешность срабатывания 1…2мкм. Адежность зависит от материала контактов. Сигнал дискретный (да…нет)
Реостатные преобразователипозволяют измерять линейные и ли угловые перемещения. Точность зависит от шага намотки. Индуктивность (реактивное сопротивление) их не велика, что позволяет использовать их до частот 104Гц. Термостойкость зависит от применяемых материалов и может достигать 5х102 К. Обычно используют константановую проволоку.
Обычно используют мостовые схемы, как обеспечивающие линейность сигнала от перемещения.
Тензорезисторы
Основаны на изменении сопротивления материалов при их деформации.
Бывают проволочные, фольговые и полупроводниковые.
Рис.4 Проволочные и фольговые тензорезисторы
m - коэффициент Пуассона, К – коэффициент тензочувствительности, который зависит от материала. Обычно используется константановая проволока, имеющая высокий коэффициент тензочувствительности и малый температурный коэффициент.
Проволока наклеивается на бумажную или пленочную основу,. Которая в свою очередь приклеивается к месту измерения. В зависимости от основы и применяемых клеев возможно применение при температурах до 800К.
|
|
|
Длина датчиков (длина петель проволоки от5 до 30мм, а сопротивление в интервале от 50 до 400Ом.
К = 2, а максимально допустимые деформации не превышают 0,3%.
У полупроводниковых ТР чувствительность в 50…60 раз выше при использовании в диапазоне температур -160…300 С. Используются оганичено из-за влияния внешних факторов.
Рис.5 Схемы включения ТР: а) – потенциометрическая, б) – мостовая.
Напряжение питания ТР ограничено допустимым током (до 30мА).
Емкостные преобразователи
Рис.6 
Рис.6 Схемы емкостных преобразователей
Достоинством таких преобразователей является высокая чувствительность, простота конструкции, малые размеры и вес, малая инерционность. К недостаткам можно отнести необходимость питания токами высокой частоты, необходимость экранировки, влияние окружающей среды, необходимость коротких измерительных цепей.
Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэффектом обладают некоторые материалы, кристаллы и поликристаллы. При приложении нагрузки на гранях которых возникают электрические заряды, которые могут быть измерены и пропорциональны приложенной нагрузке. Q=dхP,
|
|
|
Где d– пьезомодуль.
Наиболее известным и часто применяемым является кварц, имеющий высокий модуль упругости, малую зависимость пьезомодуля от температуры, высокое сопротивление.
На практике измеряют обычно напряжение на гранях кристалла
U=Q/C= dP/C, например, при кварцевом диске диаметром 10мм и толщиной 1мм при силе 10Н и dкварца 2,2х10-12 к/н напряжение составит 7,3В
Влияние температуры вплоть до 300С не наблюдается а линейность сохраняется вплоть до разрушения.
Искуственные кристаллы (сегнетовая соль, дигиброфосфат аммония, титанат бария и т.д. имеют модуль в сотни раз больший чем у кварца, но оонимеют меньшую прочность и модуль сильно зависит от температуры.
Кристаллы из титаната бария и его модификаций имеют высокуюб прочность до 60КГ/кв.мм.
Конструкции пьезодатчиков весьма разнообразны и кристаллы в них могут работать не только на сжатие, но и на изгиб, и на сдвиг.
К недостаткам нужно отнести сложность измерения образующегося напряжения, так как требуется малая емкость измерительной цепи и чрезвычайно высокое входное сопротивление измерителя.
Электромагнитные преобразователи
Рис.7 Конструкции преобразователей на изменении индуктивности (реактивного сопротивления)
|
|
|
Достоинством является возможность измерения как больших (схема в) так и малых (до 1мкм) (схема а,г) перемещений. К недостаткам – необходимость питания переменным током стабильной частоты. К конструкциям индуктивных преобразователей можно отнести и трансформаторные преобразователи, которые могут обеспечить достаточную мощность сигнала без применения усилительных устройств.
Рис.8 Конструкции трансформаторных преобразователей.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 488; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!