Индуктивные датчики давления

 

В этих датчиках применяются индуктивные чувствительные элементы. Индуктивные датчики получили достаточно широкое распространение, но в современных условиях, в связи с малой надежностью, сложностью конструкции индуктивных чувствительных элементов, высокими требованиями, предъявляемыми к магнитным материалам они применяются все реже. Измеряемое давление воздействует на упругий ЧЭ, который перемещает якорь индуктивного преобразователя (ИП). Первичные обмотки ИП питаются переменным током повышенной частоты (28 кГц), который генерируется полупроводниковым преобразователем, питаемым от бортовой сети постоянного тока через стабилизатор напряжения. Выходное напряжение со вторичных обмоток ИП выпрямляется и подается на выходные клеммы штепсельного разъема.

Рис. 1.5. Принципиальная схема манометра с индуктивным датчиком:

 

 

Снимаемые с индуктивного датчика сигналы переменного тока выпрямляются диодами и на логометр указателя поступают сигналы постоянного тока.

Такие манометры применяются для измерения давления при повышенных температурах и при значительных колебаниях измеряемого давления с частотой до 700 Гц. Диапазон измерения от 0 – 0.3 МПа до 0 – 30 МПа. Максимальные погрешности не превышают ± 4 %

 

Погрешности датчиков давления.

 

К инструментальным погрешностям манометра относятся:

1. Шкаловые погрешности;

2. Погрешности, вызываемые трением в механизме;

3. Погрешности от неуравновешенности деталей передаточно-множительного механизма;

4. Температурные погрешности;

5. Погрешности гистерезиса.

 

Наибольшую величину имеют погрешности от трения и температурные погрешности.

Погрешность, вызываемая трением в механизме, обусловлена наличием сил трения в сопряженных деталях кинематической цепи (в шарнирах, осях, зубчатых парах и т.д.) и трением между щеткой и потенциометром.

Изменение температуры окружающей среды по сравнению с температурой градуировки приводит к следующим погрешностям:

а) изменение модуля упругости материала, из которого изготовлен упругий чувствительный элемент;

б) неодинаковое линейное расширение деталей из различных материалов при изменении температуры;

в) изменение сопротивлений рамок логометра.

Величина погрешности от изменения модуля упругости неодинакова по всей шкале: при нулевой разности давлений, погрешность равна нулю; с увеличением разности давлений погрешность возрастает.

Абсолютное значение температурной погрешности, вызванное изменением модуля упругости

 

(1.14)

где l - температурный коэффициент модуля упругости;

р - разность давлений;

Dt - изменение температуры окружающей среды.

 

Неодинаковое линейное расширение деталей при изменении температуры приводит к дополнительному перемещению передаточно-множительного механизма и, соответственно, к смещению стрелки прибора. Возникающая при этом погрешность показания прибора пропорциональна величине изменения температуры и имеет одинаковую величину по всей шкале, т.е. не зависит от измеряемого давления. Для устранения этой погрешности основание и тягу механизма следует изготовлять из одинакового материала.

Кроме того, для устранения контактного трения щеток потенциометра применяют бесконтактные преобразователи - индуктивный датчик перемещения, якорь которого связан с жестким центром мембраны.

Электрический сигнал рассогласования, снимаемый с индуктивного датчика через выпрямительный мост, подается на логометрический указатель аналогично потенциометрическому датчику.

 

Описание лабораторной установки

 

Схема установки (рис. 1.6) содержит в своем составе: три исследуемых датчика давления: потенциометрический ДП, два индуктивных ИКД и ИД. Выходные сигналы с датчиков нормируются и посредством переключателя подаются на указатель.

Рис. 1.6. Схема установки

 

K - кран, Рес - ресивер, Ред - редуктор, М - манометр, ДП - датчик потенциометрический - ПI-Б, ИКД - индуктивный датчик ИКД-27ДФ, ИД -индуктивный датчик ДИ-4, mV - милливольтметр.

Порядок выполнения работы

 

1. Изучить принцип работы и конструкцию потенциометрического и индуктивного датчиков давления.

2. Создать давление в ресивере.

3. Установить переключатель в соответствующее положение, снять зависимость выходного сигнала каждого датчика от величины входного давления.

4. Измерения произвести для десяти значений входного давления. Данные занести в таблицу 1.

 

Таблица 1

№ пп

Давление по шкале манометра

Показания mV ДП

Показания mV ИКД

Uср

Δ

ε

Uср

Δ

ε

 

По полученным данным построить графики зависимости

Определить погрешности датчиков давления и сравнить полученные результаты.

Содержание отчета

 

1. Цель работы;

2. Схему установки;

3. Результаты измерений, сведенные в таблицу;

4. Графики, построенные по результатам измерений;

5. Вывод.

1.6. Контрольные вопросы

1. Принцип действия потенциометрического датчика давления.

2. Принцип действия индуктивного датчика давления.

3. Погрешности исследуемых датчиков давления и методы их уменьшения.

4. Конструкция датчиков давления.

5. Перечислите погрешности манометров с потенциометрическими датчиками.

6. Перечислите погрешности манометров с индуктивными датчиками.

7. Методы устранения погрешностей манометров различного типа.

Литература

1. Боднер В.А. “Приборы первичной информации”. М. Машиностроение, 1981 г.

2. Дорофеев С.С. Авиационные приборы. М.: Воениздат, 1992 г.

3. Панфилов Д.И. Иванов В.С. Датчики фирмы “ Motorola”. М.: Додэка, 2000 г.

4. Уолт Кестер. Учебник фирмы Analog Devices. / Перевод с английского - Горшков Б.Л., Санкт-Петербург: Автекс, 1998 г., электронная версия.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2