![]() |
Московский государственный университет лесаИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕСА |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
Индуктивный измерительный датчик перемещений (ИДП)
Индуктивный измерительный датчик перемещений представляет собой дифференциальный дроссель с симметрично расположенными друг относительно друга обмотками индуктивности. Измерительный якорь, передвигающийся между обмотками, обуславливает синфазное изменение их индуктивности, обеспечивая тем самым преобразование линейных перемещений якоря в электрическую величину. Такие датчики находят широкое применение для измерения статических и динамических изменений перемещений, а также всех преобразуемых в перемещение механических величин (сила нажима и тяги, удлинение, давление жидкости и газа, толщина материала, изгибающий момент и др.). Для контроля перемещений отдельных элементов конструкций энергоагрегатов роторного типа часто требуются измерители подобного типа. Конструкция и схема такого датчика приведены на Рис.1. Рис. 1 Конструкция и электрическая схема включения обмоток датчика
Основу датчика (Рис.1а) составляют две симметрично расположенные на каркасе обмотки индуктивности 3. Внутри обмоток размещен якорь 2 из ферромагнитного материала с возможностью перемещения вдоль оси катушек (+X) под воздействием объекта контроля. Если якорь находится точно в среднем положении каркаса, то полные сопротивления Z1 и Z2 обеих обмоток являются равными. В случае изменения положения якоря полное сопротивление в одной обмотке становится больше Z1' = Z1+ΔZ , а в другой меньше Z2' = Z2 - ΔZ. Обмотки датчика включаются в измерительный мост (Рис.1б), который питается переменным напряжением U0 с несущей частотой f0. Напряжение Uв на диагонали моста получается пропорциональным перемещению X якоря. Заменяя реальный дроссель Z = r + jw0L на идеальный с сопротивлением Z = jw0L можно примерно оценить величину выходного напряжения с помощью формулы: где: ΔL - изменение индуктивности обмоток. - Выявить точную зависимость между перемещением якоря X и приращением сопротивления ΔZобмотки аналитическим путем практически невозможно из-за трудностей в определении реальной картины поля датчика. Поэтому при создании датчика и линеаризации его характеристики в требуемом диапазоне измерения приходится пользоваться результатами экспериментальных исследований магнитопроводов различного типа, а именно путем совместной оптимизации геометрических параметров S1, S2, l0 (Рис.1а). Результаты экспериментальных исследований выходного напряжения Uв=F(X) для различных значений параметра S1 якоря датчика, предназначенного для диапазона измерения 0 - 160 мм приведены на Рис.2. Рис. 2 Выходное напряжение датчика для различных значений S1 Расширение температурного диапазона работы достигается применением каркаса для намотки обмоток, выполненного не из диэлектрика (фарфор, стекло, керамика), а из металла (титан, латунь), а также за счет использования высокотемпературного намоточного провода ПНЭТ-ИМИД. При практической реализации индуктивного измерительного датчика перемещений применена следующая полная структурная схема (Рис. 4). Рис. 4 Структурная схема индуктивного преобразователя Первичное возбуждение обмоток и демодуляция их сигналов осуществляется с помощью специализированной микросхемы генератора Г. Усилитель У предназначен для усиления аналогового сигнала и приведения его к шкале 0-2.5 В. Дальнейшую обработку сигналов в цифровом виде осуществляет микроконтроллер ADuC812. Микроконтроллер обеспечивает линеаризацию характеристики, учет температурных воздействий на обмотки путем их периодического подключения к источнику постоянного тока J0 и определения температуры окружающей среды, сохранение статистической информации в ОЗУ с ее периодической обработкой и выдачу сигнала в виде напряжения на преобразователь "напряжение - ток" для подключения ко вторичной регистрирующей аппаратуре в шкале 4-20 ma. Внешний вид датчиков типа ИДП приведен ниже, основные технические характеристики представлены в таблице.
Машков Александр Сергеевич Батырев Юрий Павлович Контактный телефон: (095) 588-52-48 E-mail: batyrev@mgul.ac.ru |
Для контактов, тел/факс: |