Индукционные преобразователи

Магнитоупругие преобразователи

Принцип действия основан на изменении магнитной проницаемости ферромагнитных тел в зависимости от возникновения в них механических напряжений (магнитоупругий эффект), обусловленных воздействием механических сил.

Типы магнитоупругих ПИП можно разбить на две основные группы. К первой группе относятся преобразователи, в которых используются изменения магнитной проницаемости чувствительного элемента в одном направлении. Магнитный поток в них направлен вдоль линии действия прилагаемого усилия. В преобразователях этой группы под действием измеряемой силы изменяется индуктивность обмотки (рис.1) или индуктивность между обмотками (рис.2).

Рисунок 1 Рисунок 2

В первом случае реализуется цепь преобразований , во втором - .

Ко второй группе относятся преобразователи, в которых используется изменение магнитной проницаемости одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В этих преобразователях магнитный поток направлен под углом 45° к линии действия измеряемого усилия. В ненагруженном состоянии преобразователя силовые линии первичной обмотки располагаются симметрично и не сцепляются со вторичной обмоткой, в результате этого ЭДС вторичной обмотки равна нулю. После приложения усилия вследствие изменения магнитной проницаемости магнитные силовые линии вытягиваются в направлении большей проницаемости и, сцепляясь со вторичной обмоткой, индуктируют в ней ЭДС, пропорциональную приложенному усилию.

Индукционные преобразователи основаны на использовании явления электромагнитной индукции. Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС в контуре определяется формулой , где - потокосцепление с контуром. Таким образом, выходной величиной индукционного ПИП является ЭДС, а входной – скорость изменения потокосцепления.

В общем случае индукционный преобразователь представляет собой катушку с сердечником или без сердечника, в которой наводится ЭДС. При наличии сердечника ЭДС в катушке может индуктироваться как в результате изменения внешнего магнитного поля, так и в результате изменения во времени обобщенного параметра Y.

Обобщенный параметр преобразователя является функцией четырех частных параметров a, S, m, N, где

a - угол между магнитной осью преобразователя и вектором магнитной индукции;

S – площадь поперечного сечения катушки;

m - магнитная проницаемость среды в единицах m₀;

N – коэффициент размагничивания сердечника.

Для катушек без сердечников уравнения преобразования существенно упрощаются и для основных видов преобразователей сводятся к следующим:

- для неподвижной катушки в переменном магнитном поле ;

- для катушки, вращающейся с частотой W в постоянном магнитном поле с индукцией В₀ ;

- для отрезка длиной l, движущегося в однородном магнитном поле со скоростью V так, что направления векторов взаимно перпендикулярны, .

Индукционные преобразователи для измерения параметров магнитных полей, частоты вращения, параметров вибрации и сейсмических колебаний, расхода жидких веществ.