Теоретичні відомості. Поряд із фотоелектричними імпульсними перетворювачами широко застосовуються індукційні імпульсні перетворювачі параметрів обертального руху

Поряд із фотоелектричними імпульсними перетворювачами широко застосовуються індукційні імпульсні перетворювачі параметрів обертального руху. Для них також властиві мале споживання енергії від об’єкта вимірювання, достатньо малі статичні та динамічні похибки, висока чутливість, сумісність з цифровими приладами та системами.

Принцип дії індукційних перетворювачів заснований на використанні явища електромагнітної індукції. У лабораторній роботі використаний перетворювач, в якому магнітний потік, що пронизує витки вимірювальної котушки, змінюється внаслідок зміни магнітного опору магнітного кола.

У перетворювачах зі змінним магнітним опором електрорушійна сила, що виникає в котушці з w витками рівна:

(2.1)

де – магнітний потік, що пронизує витки котушки;

– магніторушійна сила,

– магнітний опір.

Основний магнітний потік Ф індукційного перетворювача (див. рис. 8) створюється котушкою 1, що знаходиться на осерді магнітопроводу 3. Вимірювальна котушка 2, розміщена на розгалуженні магнітопроводу, має змінний магнітний опір і пронизується частиною магнітного потоку Ф_{1 .}

Рухомою частиною перетворювача є феромагнітний диск 4 з виступом 5, прикріплений до вала, швидкість обертання якого вимірюють.

При обертанні вала виступ диска 5, проходячи біля магнітопроводу вимірювальної котушки 2, зменшує повітряний проміжок між рухомим феромагнітним диском та нерухомими частинами магнітопроводу 3. Внаслідок цього змінюється його магнітний опір і відповідно магнітний потік, що пронизує вимірювальну котушку 2, в якій індукується електрорушійна сила (2.1).

Сигнал ЕРС має вигляд двополярних імпульсів. У подальшому він подається на блок формувача прямокутних імпульсів (див. рис. 7).

Рис. 8. Будова індукційного вимірювального перетворювача:

1 – котушка, що створює магнітний потік HL-1;

2 – вимірювальна котушка HL-2; 3 – магнітопровід;

4 – феромагнітний диск, що кріпиться до вала, швидкість обертання якого вимірюють; 5 – феромагнітний виступ

При обертанні диска зі швидкістю n об/хв на виході формувача імпульсів матимемо p·n імпульсів за 1 хвилину (р – кількість вимірювальних котушок). Відповідно частота імпульсів f_i, Гц, тобто кількість імпульсів за 1 с буде рівна

(2.2)

Оскільки в конструкції імпульсного індукційного перетворювача, який використовується в лабораторній роботі, задіяна тільки одна вимірювальна

котушка (р = 1), то частота імпульсів рівна:

(2.3)

Вихідний сигнал спостерігається на екрані осцилографа. Частота його визначається осцилографічним методом або за допомогою частотоміра.

У лабораторній роботі електричний сигнал досліджується за допомогою електронного осцилографа. Осцилографічний метод дає можливість визначити період Т електричного сигналу.

Знаючи період Т_і електричного сигналу, одержаного за допомогою індукційного перетворювача, легко визначити:

‒ частоту електричних сигналів, Гц:

(2.4)

‒ період обертання вала Т_Ві, с:

(2.5)

‒ частоту обертання вала, Гц:

(2.6)

‒ кутову швидкість вала , рад/с:

(2.7)

‒ швидкість обертання вала , виражену в несистемних одиницях – обертах за хвилину, об/хв:

(2.8)