Тахометрические датчики
5.8.1. Электродинамическая тахометрия
Промышленные датчики, предназначенные специально для измерения скорости и использующие электродинамический вид тахометрии, базируются на законе Фарадея
, (5.80)
где Ф – магнитный поток, пересекающий контур, описывается функцией
, (5.81)
x – переменная линейного или углового положения.
Всякое относительное перемещение между источником магнитного потока (индуктором) и контуром наводит в последнем э.д.с., амплитуда которой пропорциональна скорости перемещения, вследствие чего на выходе такого датчика формируется сигнал - э.д.с.
, (5.82)
5.8.2. Импульсная тахометрия
Когда исследуемое движущееся тело осуществляет периодическое движение, например, вращение, определение скорости его может быть заменено измерением частоты. В этом случае имеем дело с импульсным тахометром.
Пример оптического тахометра представлен на рисунке 5.20.
Оптический тахометр состоит из:
- источника света;
- оптического приемника – фотодиода или фототранзистора.
Вращающееся тело либо снабжают отражающими метками, расположенными по окружности, на которые направляется световой пучок, либо соединяют с диском, который располагается между источником и приемником света и имеет попеременно прозрачные и непрозрачные сектора.
Вид сигнала в приемном устройстве для этого случая приведен на рисунке 5.21. Фиксируя интервал между импульсами фотоприемном устройстве, легко определить скорость (частоту) вращения диска (тела).
5.8.3. Гирометры
К ним относятся приборы, устанавливаемые на движущихся объектах, для определения их угловой скорости движения.
В зависимости от природы используемого физического явления различают:
- механические гирометры, основанные на свойствах гироскопа;
- оптические на лазерах или волоконной оптике, использующие свойства распространения волн.
Пример. Механический гирометр – гироскопический измеритель скорости.
Схема такого измерителя скорости приведена на рисунке 5.22.
Гироскоп, входящий в состав гирометра, состоит из ротора, вмонтированного в кардановом подвесе, который вращается с большой скоростью Ω вокруг оси Y.
При наличии угловой скорости вращения тела вокруг оси Z ω появляется гироскопический момент Mг, пропорциональный этой скорости и направленной по оси X, перпендикулярной осям Z и Y. Модуль этого момента определяется как
, (5.83)
где I – момент инерции ротора; H – кинетический момент гироскопа.
Этот момент стремится повернуть подвес гироскопа (на угол α).
Момент уравновешивается моментом упругих сил , создаваемым пружиной. Этот момент пропорционален углу поворота подвеса α
, (5.84)
где k – коэффициент упругости пружины.
Таким образом, имеет место
.
Отсюда из соотношений (5.83) и (5.84) имеем
. (5.85)
Полученные выражения показывают, что угол отклонения подвеса пропорционален измеряемой угловой скорости и наоборот.
При помощи потенциометра угол преобразуется в пропорциональный электрический сигнал.
Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 325;