|
|
|
ДАТЧИКИ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯПри измерении низких давлений перемещение тонкой пластины или диафрагмы может быть некрупным. Фактически, оно может быть таким маленьким, что тен-зодатчик, прикрепленный к диафрагме или встроенный в нее, будет выдавать очень низкий выходной сигнал, недостаточный для последующей его обработки. Один из возможных способов решения этой проблемы — использование емкостного датчика, в котором отклонение диафрагмы измеряется по ее положению относительно опорной пластины, а не по напряжению внутри материала. Другим способом решения проблемы измерения очень низких давлений является применение магнитных сенсоров. Датчики переменного магнитного сопротивления (ПМС) измеряют изменение магнитного сопротивления дифференциального трансформатора, вызванного перемещением магнитной диафрагмы, возникающего вследствие 
воздействия на нее внешнего давления. Принцип действия таких
сенсоров очень напоминает принцип действия магнитных детекторов приближения,
описанных в главе 5. На рис. 10. ПА проиллюстрирована основная идея модуляции
магнитного потока. Конструкция, состоящая из Е-образного сердечника и катушки
формирует магнитный поток, силовые линии того проходят через сердечник,
воздушный зазор и диафрагму. Магнитная проницаемость материала сердечника по
крайней мере в 1000 раз выше проницаемости воздушного зазора, поэтому его
магнитное сопротивление всегда ниже сопротивления воздуха. В связи с этим
величина индуктивности всей этой конструкции определяется шириной зазора. При
отклонении диафрагмы величина воздушного зазора либо увеличивается, либо
уменьшается в зависимости от направления перемещения, что вызывает модуляцию
индуктивности.
На рис. 10.12 отображена конструкция ПМС датчика давления, в
котором
между двумя половинами корпуса, состоящих из катушки и
Е-образного сердечника, размещается магнитно проницаемая диафрагма. Катушки
покрыты специальным составом, обеспечивающим прочность системы даже при
воздействии очень высоких давлений. С двух сторон диафрагмы сформированы узкие
рабочие камеры, соединенные с входными портами подачи давления. Рабочий
диапазон датчика определяется толщиной диафрагмы, однако полное отклонение
диафрагмы редко превышает 25...30 мкм, потому такие преобразователи, в
основном, применяются для измерения низких давлений. Небольшие поперечные размеры
рабочих камер физически защищают мембрану от чрезмерного отклонения в условиях
избыточного давления, поэтому ПМС датчики являются достаточно надежными
устройствами. При подаче переменного тока возбуждения возникает магнитный
поток, захватывающий оба сердечника, воздушные зазоры и диафрагму. Таким
образом, в состав датчика входят два индуктивных элемента, являющихся плечами
мостовой схемы (рис. 10.11 Б). Когда на диафрагму действует дифференциальное
давление, она отклоняется в ту или другую сторону, что приводит к
пропорциональному изменению магнитного сопротивления двух воздушных зазоров. Даже небольшое давление на диафрагму приводит к значительному изменению
выходного сигнала, намного превышающему уровень шума.
Рис. 10.11. Датчик измерения давления по переменному
магнитному сопротивлению: А — основной принцип действия, Б — эквивалентная
схема
Рис. 10.12. Конструкция ПМС датчика для измерения низкого
давления: А — схема сборки датчика,Б — устройство датчика
Выходной сигнал ПМС датчика пропорционален магнитному
сопротивлению плечей индуктивного моста Уитстона, в котором активными
элементами являются индуктивные сопротивления хх 2. Индуктивность катушки
определяется ее геометрией и количеством витков. Если в зону действия
магнитного потока поместить материал, обладающий магнитной проницаемостью, то
поскольку этот материал имеет низкое сопротивление, часть потока уйдет туда,
что приведет к изменению собственной индуктивности катушки. Индуктивность цепи,
а следовательно, и ее реактивное сопротивление, обратно пропорциональна
магнитному сопротивлению, поэтому справедливо следующее выражение:;^ 2 = к/d,
где к — константа, a d — величина зазора. При возбуждении мостовой схемы
высокочастотным сигналом ее выходной сигнал модулируется по амплитуде
приложенным давлением. Амплитуда результирующего сигнала пропорциональна
разбалансу моста, а его фаза соответствует направлению этого разбаланса. На
выходе такого датчика иногда ставят демодулятор для получения не переменного, а
постоянного выходного напряжения.
.
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
