10.8 Индукционные преобразователи

И ндукционный преобразователь - преобразователь, принцип действия которого основан на законе электромагнитной индукции. При воздействии входной величины на преобразователь изменяется потокосцепление ψ катушки с внешним по отношению к катушке магнитным полем. ЭДС наведенное в катушке определяется:

.

Потокосцепление :

где -число витков; B - индукция магнитного поля;

Q - площадь, через которую проходит проводник.

Индукционный преобразователь служит для преобразования линейной или угловой скорости перемещения катушки относительно магнитного поля в ЭДС.

Погрешность индукционных преобразователей.

ЭДС индукционных преобразователей пропорциональна скорости перемещения катушки лишь при условии, что индукция В постоянна на протяжении всего пути ее перемещения. Непостоянство индукции вызывает возникновение погрешности.

Погрешность индукционных преобразователей также зависит от тока, который потребляет вторичный преобразователь. Проходя по измерительной обмотке индукционного преобразователя, этот ток создает магнитное поле, которое направлено встречно направлению основного поля. Вследствие этого уменьшается чувствительность тахометрического преобразователя и его функция преобразования становится нелинейной, что приводит к погрешности. Описанный вид погрешности присущ тахометрическим преобразователям, поскольку их вторичными приборами служат электромеханические приборы с большим потреблением мощности. Для уменьшения погрешности следует уменьшить ток преобразователя.

Тема 11. Компенсаторы и компенсационные схемы включения

Компенсатор (потенциометр) - прибор для измерения методом сравнения ЭДС напряжений или величин, функционально с ними связанных. Существуют компенсаторы постоянного и переменного тока.

11.1 Компенсатор постоянного тока

Компенсатор постоянного тока обычно выполняются по следующей схеме (рис. 11.1).

Рис. 11.1 Компенсатор постоянного тока

Источник постоянного тока GB1 обеспечивает протекание тока I в цепи составленной из измерительного резистора R_и, установочного R_y, регулируемого R_п. Образцовым источником нагружения служит элемент GB2. При помощи выключателя S гальванометр G можно подключать в цепь нормального элемента (положение «НЭ») или в цепь измерительного элемента (положение «X»). В соответствии с идеей метода измеряемое напряжение U_x необходимо сравнить с падением напряжения создаваемым рабочим током I на участке R измерительного резистора R_и. На практике в качестве сопротивления R используют магазин сопротивлений обеспечивающий высокую точность значения требуемое R.

Процесс измерения напряжения состоит из 2-х операций:

1 – установление рабочего тока I,

2 – уравновешивание измеряемого напряжения U_x напряжением создаваемым рабочим током и сопротивлением R.

Для установки рабочего тока переключатель гальванометра ставят в положение «HЭ» при помощи резистора R_р добиваются отсутствия тока в гальванометре. Это будет в том случае, когда падение напряжения на установочном резисторе R_у равно ЭДС нормального элемента. Затем переключатель S устанавливают в положение «Х» и при помощи R_и устанавливают такое значение сопротивления R при котором происходит уравновешивание измерительного напряжения I·R. Это произойдет тогда когда ток через гальванометр будет отсутствовать.

Для удобства работы с прибором R_у выбирается так, чтобы отношение было числом, представленным в степени 10^–n, где n-целое число. Этап вычислений исключается полностью, т.к. на шкалах магазина сопротивлений R_н наносятся числовые отметки, сразу дающие напряжение U_х в вольтах

Т.к. ЭДС «Нормального Элемента» имеет небольшую зависимость от температуры, то значение соотношения может отличаться от круглого значения 10^–n. Это соотношение восстанавливается переменным резистором в составе R_y перед измерением.

При помощи компенсаторов этого типа можно измерять ЭДС и напряжение весьма с высокой точностью, т.к. R_и и R_у могут иметь минимальную погрешность до 0,001 %.

Достоинства:

• возможность измерения малых ЭДС и напряжений;

• высокая точность измерений;

• отсутствие потребления энергии их цепи первичного преобразователя.

Недостатки:

– сравнительно большие габариты и масса;

– неоперативность в работе (необходима методика измерений, занимающая много времени);

– не обеспечивается непрерывное слежение за изменением выходной цепи;

– неудобство автоматизации.