Индуктивные датчики
Индуктивные датчики работают на принципе изменения индуктивности в результате значительного изменения измеряемой величины. Например, LVDT, вид индуктивных датчиков, измеряет смещение в виде разницы напряжений между его двумя вторичными напряжениями. Вторичные напряжения являются результатом индукции, вызванной изменением магнитного потока во вторичной катушке при перемещении железного стержня. В любом случае, LVDT здесь кратко обсуждается для объяснения принципа работы индуктивного датчика. LVDT будет подробно рассмотрен в другой статье. Пока что сосредоточимся на базовом введении в индуктивные датчики.
Теперь наша цель - выяснить, как можно заставить работать индуктивные датчики. Это можно сделать, изменяя магнитный поток с помощью измеряемой величины, и это изменение магнитного потока, очевидно, изменяет индуктивность, и это изменение индуктивности можно откалибровать в терминах измеряемой величины. Таким образом, индуктивные датчики используют один из следующих принципов для своей работы.
Изменение самоиндукции
Изменение взаимной индуктивности
Появление вихревых токов
Рассмотрим каждый принцип по отдельности.
Изменение самоиндукции индуктивного датчика
Мы хорошо знаем, что самоиндукция катушки определяется формулой
где,
N = число витков.
R = магнитное сопротивление магнитной цепи.
Также мы знаем, что магнитное сопротивление R определяется формулой
где, μ = эффективная проницаемость среды внутри и вокруг катушки.
где,
G = A/l и называется геометрическим коэффициентом формы.
A = площадь поперечного сечения катушки.
l = длина катушки.
Таким образом, мы можем изменять самоиндукцию путем
изменения числа витков, N,
изменения геометрической конфигурации, G,
изменения проницаемости
Для лучшего понимания можно сказать, что если индуктивный датчик должен измерять смещение, он должен изменить любой из вышеупомянутых параметров, чтобы вызвать изменение самоиндукции.
Изменение взаимной индуктивности индуктивного датчика
Здесь датчики, которые работают на принципе изменения взаимной индуктивности, используют несколько катушек. Для понимания используем две катушки. Обе катушки имеют свою самоиндукцию. Обозначим их самоиндукцию как L1 и L2.
Взаимная индуктивность между этими двумя катушками определяется формулой
Таким образом, взаимную индуктивность можно изменить, изменяя самоиндукцию или коэффициент связи, K. Методы изменения самоиндукции мы уже обсудили. Теперь коэффициент связи зависит от расстояния и ориентации между двумя катушками. Таким образом, для измерения смещения мы можем зафиксировать одну катушку и сделать другую подвижной, которая движется вместе с источником, чье смещение нужно измерить. С изменением расстояния при смещении изменяется коэффициент связи, что вызывает изменение взаимной индуктивности. Это изменение взаимной индуктивности можно откалибровать по смещению, и таким образом провести измерение.
Появление вихревых токов в индуктивном датчике
Мы знаем, что когда проводящая пластина размещается рядом с катушкой, по которой проходит переменный ток, в пластине возникает циркулирующий ток, называемый "вихревым током". Этот принцип используется в таких типах индуктивных датчиков. Что происходит на самом деле? Когда катушка размещается рядом с катушкой, по которой проходит переменный ток, в ней возникает циркулирующий ток, который, в свою очередь, создает свой собственный магнитный поток, который пытается уменьшить магнитный поток катушки, по которой проходит ток, и, следовательно, индуктивность катушки изменяется. Чем ближе пластина к катушке, тем больше вихревые токи, и тем больше уменьшение индуктивности, и наоборот. Таким образом, индуктивность катушки изменяется с изменением расстояния между катушкой и пластиной. Таким образом, движение пластины можно откалибровать в терминах изменения индуктивности, чтобы измерить величину, такую как смещение.
Практическое применение индуктивного датчика
Индуктивные датчики находят применение в датчиках близости, которые используются для измерения положения, динамического движения, сенсорных панелей и т.д. Особенно индуктивный датчик используется для обнаружения типа металла, поиска отсутствующих частей или подсчета количества объектов.
Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи, достойные делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.
