ИНДУКТИВНО-ЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ (ДАТЧИКИ)

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Свойства первичного преобразователя (датчика) оказывают решающее влияние на работу всего измерительного устройства и на его метрологические характеристики. Это определяет важность выбора оптимальной конструкции датчика, его параметров и харак­теристик, удовлетворяющих специфическим требованиям работы в частотно-зависимых цепях при достаточно высоких частотах.

Если при использовании дифференциальных или мостовых изме­рительных схем параметром индуктивного датчика, непосредствен­но влияющим на величину выходного сигнала, является его элек­трическое сопротивление Z, то в частотных преобразователях таким параметром является индуктивность L.

В соответствии с этим в первом случае конструкция и свой­ства датчика выбираются из условий получения нужного вида за­висимости Z(6), а во втором — L(б), где б — измеряемая величина. Изменение электрического сопротивления датчика в схемах частот­ного преобразования сигнала влияет на добротность колебательной системы и в значительно меньшей степени — на частоту, если соблю­дается условие /?<CcoL.

Выбор частотного диапазона определяется нужной разрешаю­щей способностью преобразователя и габаритами первичного эле­мента. Понижение рабочей частоты уменьшает чувствительность, а чрезмерное ее повышение вызывает избыточность информации при расширении пределов измерения, что также нежелательно.

Если задаться разрешающей способностью преобразователя, равной нескольким микронам при пределе измерения, равном не­скольким миллиметрам, то частотный диапазон определяется в пре­
делах (2—7) • 105 гц. При этом изменение частоты на 1 мкм пере­мещения составляет 30—60 гц. Эту величину можно надежно зафи­ксировать современными цифровыми приборами.

Поскольку для обеспечения стабильности генератора необхо­димо иметь низкое значение характеристики р задающего контура, верхний предел индуктивности первичного преобразователя ограни­чен. Для обеспечения указанного выше частотного диапазона и нужного значения р, а также сохранения миниатюрности датчика оптимальные значения L составят несколько тысяч микрогенри.

Такие значения индуктивности реализуются при использовании в качестве первичного элемента прямоходового цилиндрического датчика с разомкнутой магнитной цепью, состоящего из катушки прямоугольного поперечного сечения и ферромагнитного цилиндри­ческого сердечника, перемещающегося внутри катушки вдоль ее оси.