Индуктивные датчики.

Принцип действия индуктивных датчиков основан на изменении индуктивности L или взаимоиндуктивности обмотки с сердечником вследствие изменения магнитного сопротивления R_m магнитной цепи датчика, в которую входит сердечник.

Индуктивные датчики относятся к классу параметрических. Измеряемое перемещение на входе датчика вызывает изменение параметров магнитной и электрической цепей, что, в свою очередь, вызывает изменение выходной величины - электрического тока I или напряжения U.

С помощью индуктивных датчиков можно контролировать механические перемещения, силы, температуру, свойства магнитных материалов, определять наличие дефектов, контролировать диаметр стальной проволоки, толщину немагнитных покрытий на стали и др.

Индуктивные датчики отличает ряд достоинств: простота и прочность конструкции, надежность в работе, отсутствие скользящих контактов, большая величина мощности на выходе (до нескольких десятков ватт), высокая чувствительность (до 100 В/мм).

Рассмотрим работу однотактного индуктивного преобразователя (рис. 5.7, а). Выходной сигнал получают в виде переменного напряжения, снимаемого с сопротивления нагрузки R_H, включенного в цепь обмотки 2, помещенной на сердечнике 1. Питание осуществляется переменным напряжением U c частотой от 50 до нескольких тысяч герц. Под действием входного сигнала перемещается якорь 3 и изменяется зазор 5. Выходное напряжение датчика

Среднее значение тока в рабочей цепи преобразователя

где R - суммарное активное сопротивление цепи, R = R_H + R₀; R₀ - сопротивление обмотки - реактивное сопротивление цепи; ω - круговая частота.

Индуктивность обмотки L является функцией размера зазора с магнитным сопротивлением r _δ :

где w - число витков обмотки; μ ₀ - магнитная проницаемость воздуха в зазоре; S - площадь поперечного сечения зазора.

Учитывая, что на практике для индуктивных преобразователей выполняется условие R < < X_L и подставляя выражение (5.6) в (5.5), получаем

Коэффициент преобразования K = UR_H/(w μ ₀ Sw ² ) - величина постоянная