Расчет индуктивных датчиков перемещений
Целью расчета индуктивного измерительного преобразователя является определение его конструктивных параметров по заданным метрологическим характеристикам или расчет метрологических характеристик данной конструкции индуктивного измерительного преобразователя.
Эти расчеты связаны с теорией электромагнитных цепей. Основными метрологическими характеристиками индуктивного измерительного преобразователя являются:
1) диапазон измерения с допустимой погрешностью ;
2) чувствительность преобразования (относительная) ;
3) погрешность преобразования (относительная) .
В качестве конструктивных параметров индуктивного преобразователя, определяющих его метрологические характеристики, необходимо учитывать геометрические размеры магнитопровода и его материал, геометрические размеры и число витков катушки преобразователя.
С точки зрения расчета индуктивные измерительные преобразователи можно разделить на три вида: преобразователи с переменной длиной немагнитных зазоров в магнитопроводе, преобразователи с переменной площадью немагнитных зазоров в магнитопроводе и соленоидные преобразователи.
Выходной величиной индуктивного измерительного преобразователя является его полное сопротивление, модуль которого определяется зависимостью , где – добротность преобразователя.
Индуктивность преобразователя в первую очередь зависит от конструктивных параметров преобразователя и электромагнитных характеристик его элементов (в рабочем диапазоне частот). Величины и существенно зависят ещё и от режима работы преобразователя и, в частности, от частоты . В связи с этим модуль полного сопротивления преобразователя будет определенной величиной только для фиксированного режима работы преобразователя.
С другой стороны, характерной особенностью добротности является слабая зависимость этой величины (в рабочем диапазоне режимов преобразователя) от режима работы преобразователя и входной величины.
Приведенные рассуждения показывают целесообразность применения для характеристики индуктивного измерительного преобразователя двух достаточно стабильных величин и .
При этом с небольшой погрешностью результата в практических случаях можно принять и вместо зависимости рассматривать зависимость , приняв последнюю в качестве функции преобразования индуктивного измерительного преобразователя.
Применяемые методы расчета индуктивных преобразователей базируются на теории магнитных цепей с зазорами. Исходными являются следующие расчетные соотношения: магнитный поток в магнитопроводе , где – намагничивающая сила обмотки преобразователя, – магнитное комплексное сопротивление магнитопроводов и зазоров;
индуктивность преобразователя , где – число витков обмотки преобразователя.
Решение задачи сводится к определению магнитного сопротивления магнитной цепи. Последнее складывается из магнитного сопротивления ферромагнитных и немагнитных участков цепи , где , – полное активное магнитное сопротивление и полное реактивное магнитное сопротивление.
Для нахождения и предлагаются следующие соотношения:
; ,
где , – удельное активное и реактивное магнитные сопротивления, , – длина и площадь сечения однородных участков магнитопровода.
Удельное активное сопротивление учитывает магнитные свойства вещества магнитопровода и определяется из соотношения
.
Удельное реактивное магнитное сопротивление учитывает потери в магнитопроводе, в первую очередь от вихревых токов, в значительной мере определяется не только материалом магнитопровода, но и его конструкцией. При слабо выраженном поверхностном эффекте в магнитопроводе преобразователя допустимо при расчете принимать . С учетом сказанного при практических расчетах часто принимают
, где , – длина и площадь сечения немагнитных зазоров.
Дата добавления: 2017-01-16; просмотров: 3468;