Дисц. "Сензорна техника"



Дата11.01.2018
Размер46.92 Kb.




ТУ - ВАРНА

Дисц. “СЕНЗОРНА ТЕХНИКА”

Кат. “ЕТМ”
ЛАБОРАТОРНО УПРАЖНЕНИЕ
“ИЗСЛЕДВАНЕ НА ИНДУКТИВНИ СЕНЗОРИ ЗА ЛИНЕЙНО ПРЕМЕСТВАНЕ”
ТЕОРЕТИЧНА ПОСТАНОВКА
Сензорите за положение и преместване се използуват в преобразувателите на неелектрически величини. Съществуват два основни метода за определяне и измерване на положение:


  • сензора изработва сигнал, който е функция на положението на подвижната му част, а изменението на сигнала е пропорционално на преместването;




  • сензора генерира един или два импулса на всяко елементарно преместване - общото преместване се измерва чрез интегриране на тези импулси в зависимост от честотата на преместване.

Индуктивният сензор представлява управляема променлива индуктивност, която се използва за изменение на параметрите на електрическата верига, включваща освен индуктивността L още и източник E на променливо напрежение. Измерваното преместване въздействува върху един от параметрите на магнитния контур, който променя магнитния поток през намотката и съответния електрически сигнал. Ако подвижния елемент е феромагнитна сърцевина, то неговото преместване може да се отрази върху два параметъра:







  • сензори с променлив коефициент на връзката между първичната и вторичната намотки на трансформатора.

Зависимостта между L и M от преместването не е съвсем линейна. Индуктивните сензори се захранват от синусоидално напрежение. Честотата на захранващото напрежение най-често е в диапазона от 200Hz до 20kHz. При по-висока честота нарастват загубите от хистерезис. Обичайно се използува амплитудна модулация на захранващото напрежение от преместването х. Индуктивните сензори са чувствителни към външни електрически полета и са източник на такова поле.




  1. Сензори с променлива индуктивност.

Сензорите с променлива индуктивност се състоят от бобина, магнитопровод и подвижна котва. Преместването х предизвиква изменение на въздушната междина δ.



фиг. 1.
Освен с П или Ш- образни магнитопроводи се използуват и такива с чашкообразен магнитопровод – фиг.1. Често за котва, т.е. за затваряща част на магнитната верига, се използва феромагнитна част от обекта на измерване. Сензорите с променлива дължина на въздушната междина δ се прилагат за безконтактно измерване на размери, отклонение на форма и разположение, честота на въртене на феромагнитни обекти.

Чувствителността и линейността може да се увеличи чрез диференциално включване на две еднакви намотки и сърцевини, разположени симетрично спрямо обща подвижна част (магнитопровод) – фиг.2.

фиг. 2.

Друг под вид са соленоидните (бобинни) индуктивни сензори, състоящи се от бобина в отвора, на която се премества феромагнитна сърцевина (котва) – фиг.3.

Характерно за тях е, че силно се влияят от външни смущаващи електромагнитни полета. Причина за това са магнитните силови линии които се затварят през въздуха.

Поставянето на външен магнитопровод води до намаляне на потоците на разсейване и подобряване на шумоустойчивостта.



фиг. 3.

При измерването на индуктивността и нейните изменения трябва да се отбележи, че реалната бобина не е идеална индуктивност. Влияние оказват върху резултата от измерването разпределения капацитет и еквивалентното съпротивление на енергийните загуби от различен характер. Омични загуби в проводника на намотката- определят се от съпротивлението на проводника. Загуби в сърцевината: от вихрови токове (токове на Фуко), от хистерезис и от закъснение при намагнитването (закъснение спрямо полето).




  1. Линейно-променлив диференциален трансформатор

( LVDT ).
Диференциалният трансформатор представлява сензор за линейно или ъглово положение или преместване с добра линейност и висока чувствителност, който може да работи в тежка околна среда: от -250С до +600С; повишена радиоактивност, корозионна среда . Предимствата на диференциалния трансформатор пред подобните му индуктивни сензори са:

  • значително по-проста схема – липсва необходимост от мост и съответната му балансировка;

  • независимост на захранващия контур от измервателния и появата между тях на галваническа изолация, подтискане на надлъжни смущение (от общ вид).

Диференциалният трансформатор се състои от една първична и две вторични намотки, разположени симетрично – фиг.4. Първичната намотка се захранва със синусоидално напрежение. Преместването на феромагнитната сърцевина променя връзката между първичната и всяка от вторичните намотки. Като вторичните намотки са свързани диференциално.



фиг. 4.

При диференциално свързване на сензора се увеличава чувствителността, намалява се нелинейността и въздействието на влияещите величини, като се добави и синхронно детектиране може да се измери само тази част от напрежението на разбаланс на моста, което е пропорционално на ΔL.

ОПИСАНИЕ НА ОПИТНАТА ПОСТАНОВКА
Лабораторният макет се състои от линейно-променлив диференциално трансформаторен (LVDT) сензор, механично задаващо устройство с микрометричен винт и електронен блок. Електронният блок е изграден от компараторите U1A и U1B; измервателен изправител U2, D1 и D2 ; тригера U3A; аналогов превключващ ключ U4 ; пасивен нискочестотен филтър състоящ се от R11 и C1.

ЗАДАЧИ ЗА ЛАБОРАТОРНОТО УПРАЖНЕНИЕ




  1. Разучете принципа на действие на линейния променлив диференциален трансформатор.




  1. Разгледайте схемата на опитната постановка. Изяснете действието на фазочувствителния изправител.




  1. Снемете времедиаграмите на сигналите в характерните точки при положително и отрицателно изходно напрежение.




  1. Снемете и постройте характеристиката на преобразуване на преобразувателя линейно преместване в постоянно напрежение в диапазона от 15 до 20mm през 0,5 mm с помоща на микрометричния винт.




  1. Оценете грешката от хистерезис дължаща се на механичния луфт на задаващото устройство.




  1. Оценете нелинейността γ от характеристиката на преобразуване.






База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница