Частотные датчики для измерения неэлектрических величин на основе LC-генераторов

На графике (рис.2.2) представлены кривые добротности колебательного контура в функции изменения зазора Q = / (б) для частот 500 и 760 кГц. Как видно из графика, добротность мало меняется при изменении зазора от 100 до 700 мкм. Кривые, показывающие зависимость от частоты добротностей катушек индуктивности, выполненных на броневых сердечниках из карбонильного железа, можно найти в работе.

Зависимости добротности катушек индуктивности с ферритовыми сердечниками от частоты при различных величинах воздушного зазора в магнитопроводе.

Рис.2.1

Зависимости добротности LC-контура от длины воздушного зазора в магнитопроводе катушки индуктивности с ферритовым сердечником для частот 500 и 760 кГц

Рис.2.2

Исходя из условий получения максимальной добротности, нецелесообразно выходную частоту LC-генератора выбирать ниже, чем 100—200 кГц, а также увеличивать выше нескольких мегагерц. Дальнейшее повышение частоты возможно только при использовании катушек индуктивности без ферромагнитных сердечников.

В значительной мере, как уже указывалось, погрешность от нестабильности частоты может быть уменьшена при переходе к дифференциальным датчикам. Поэтому иногда даже при использовании недифференциального датчика целесообразно применять опорный генератор, такой же, как и генератор датчика, но с постоянными элементами избирательной цепи .

Нелинейность частотных датчиков на основе LC-генераторов вызывается как нелинейностью преобразования величин L или С (или величин, обратных им) в частоту, так и нелинейностью первичного преобразователя. Так, например, емкость в емкостном преобразователе за счет наличия паразитных емкостей изменяется не строго обратно пропорционально воздушному зазору между пластинами или прямо пропорционально площади перекрывающихся пластин. В индуктивном преобразователе идеальные зависимости искажаются за счет полей рассеяния и отличного от нуля магнитного сопротивления сердечника.

Методы уменьшения погрешности линейности могут быть следующими: а) использование индуктивных преобразователей с сердечниками, имеющими высокое качество магнитной цепи, и емкостных преобразователей с малыми паразитными емкостями; б) использование специальных первичных преобразователей; в) построение дифференциальных датчиков и рациональный выбор рабочего участка их характеристики.

Высокое качество магнитной цепи или малые паразитные емкости дают возможность увеличить эффективность преобразования индуктивного или емкостного преобразователя, что в свою очередь приводит к уменьшению погрешности линейности. Обычно значение для первичного преобразователя лежит в диапазоне 0,2 — 0,8. Последнее значение относится к хорошо спроектированным преобразователям.

Для повышения линейности зависимости частоты от измеряемой величины разработаны также специальные частотные датчики. В работе предлагается строить индуктивные преобразователи для частотных датчиков в виде катушки с разомкнутой магнитной цепью и цилиндрическим сердечником из магнитно-мягких ферритов, перемещающимся по оси катушки. Линеаризация характеристики датчика в этом случае достигается профилированной намоткой катушки.

В работах предлагаются бипараметрические датчики, в которых изменение измеряемой величины приводит к одновременному изменению зазора в магнито-проводе катушки индуктивности и расстояния между пластинами конденсатора. Поскольку в таком датчике изменяются оба элемента контура, то уменьшается его погрешность линейности, однако полной линейности не достигается вследствие неравенства единице эффективности преобразования обоих первичных преобразователей.

Погрешность линейности может быть также уменьшена путем построения таких первичных преобразователей, у которых одновременно изменяется и эффективная площадь полюсов и зазор между ними. Примеры подобных преобразователей приведены на (рис.2.3). В преобразователе, показанном на (рис.2.3,а.), выполненном на основе броневого ферритового сердечника, полюсы двух половин сердечника сделаны скошенными, За счет этого при воздействии измеряемого перемещения 8 изменяются одновременно и длина воздушного зазора в магнитопроводе и эффективное сечение полюсов.

Конструкции первичных преобразователей частотных датчиков на основе LC-генераторов, обеспечивающие уменьшение погрешности линейности

Рис.2.3

Преобразователь, показанный на (рис.2.3,б.), выполнен также на основе броневого ферритового сердечника, но с постоянным зазором между двумя его половинами. Перемещается в этом преобразователе ферритовый стержень, вставленный в центральное отверстие сердечника. В преобразователе на (рис.2.3), в пластины емкостного преобразователя выполнены в виде круглых дисков с кольцевыми концентрическими выступами, что также способствует уменьшению погрешности линейности, так как с изменением δ изменяется и эффективная площадь пластин и зазор между ними. Следует, однако, заметить, что вследствие того, что изготовление и настройка подобных специальных первичных преобразователей сложнее, чем преобразователей с прямыми полюсами, на практике часто отдают предпочтение последним, а для уменьшения нелинейности уменьшают изменение зазора.

Информация по теме:

Применение рациональных маршрутов перевозок
Маршрутом движения называют путь следования подвижного состава при выполнении перевозочной работы. На автомобильном транспорте наиболее распространены два вида маршрутов: маятниковый и кольцевой. Схемы маршрутов могут быть различными. Маятниковые маршруты устанавливаются между двумя пунктами. Они м ...

Датчик положения ГДН
Такие датчики широко используются в системах, где возможно преобразование контролируемой величины в изменение магнитного поля, которое впоследствии легко проконтролировать датчиком Холла.К числу таких величин относятся переменный/постоянный ток или напряжение, давление, температура, скорость, вибра ...

Определение потока телеграфного обмена по системе прямых соединений
Общий среднесуточный поток телеграфного обмена по каналам системы ПС проектируемой станции определяется из выражения Qкпс =, где n - число станций, с которыми организуется связь по системе ПС (n=m=6). Qкпс = 420+900+368+548+375+600=3211 телеграмм. Среднесуточный поток телеграфного обмена с помощью ...