Характеристики измерительных преобразователей

В ведение

 

   Содержание настоящего учебного пособия является частью материалов по дисциплине естественно-научного цикла государственного образовательного стандарта «Физические основы получения информации» для студентов, обучающихся по направлению «Приборостроение». Первые две части учебного пособия по этой дисциплине были посвящены рассмотрению физических явлений и вопросов информационного обмена в электромагнитных и звуковых полях, являющихся методологической основой построения технических средств получения информации от различных объектов [1], [2].

   Этими техническими средствами являются измерительные преобразователи (ИП), позволяющие получать информацию от того или иного объекта в том виде, в каком эта информация может быть воспринята, обработана, передана, запомнена и т. п.

   В средствах измерений, в том числе и в измерительных преобразователях, восприятие, обработка, передача и хранение информации о значениях измеряемых величин осуществляются с помощью сигналов, называемых сигналами измерительной информации. Сигнал как материальный носитель информации представляет собой некоторый физический процесс, один из параметров которого функционально связан с измеряемой величиной. Такой параметр называют информативным. Остальные параметры называют неинформативными.

   Современные средства измерений позволяют непосредственно измерять более двухсот различных физических величин – электрических, магнитных, тепловых, акустических, механических и т. д. [3]. В подавляющем большинстве случаев измеряемые физические величины преобразуются измерительными преобразователями в электрический сигнал, что объясняется следующим:

1. С помощью электрических сигналов возможно осуществление дистанционных измерений, что позволяет обеспечивать одновременные измерения различных по своей природе физических величин, контролируемых нередко в территориально удаленных друг от друга и недоступных для наблюдения точках пространства. В ряде случаев дистанционность, т. е. измерения на значительном расстоянии, может являться непременным условием самих измерений, например на объектах ядерной энергетики.

   2. Преобразование различных величин, как электрических, так и неэлектрических, в унифицированный электрический сигнал позволяет использовать одни и те же средства измерения для измерения множества величин, в частности, в измерительных информационных системах.

   3. Электрические сигналы, в которые преобразуются различные измеряемые физические величины, оказываются более удобными для комплексного решения задач автоматического управления и регулирования различных объектов, а также автоматизации самих измерений, что в значительной степени уменьшает субъективные погрешности, вызываемые личностными особенностями человека-оператора.

   4. Преобразование различных величин в электрические сигналы позволяет существенно расширить динамический и частотный диапазоны измеряемых величин, т. е. позволяет измерять как очень большие, так и очень малые величины, как медленно меняющиеся, так и быстро меняющиеся величины.

   Настоящее учебное пособие посвящено в основном измерительным преобразователям неэлектрических величин в электрический сигнал, поскольку неэлектрических величин значительно больше, чем электрических.

   Приведем перечень основных групп неэлектрических величин, которые измеряются с помощью средств электрических измерений:

1. Тепловые величины.

2. Механические и геометрические величины.

3. Промежутки времени.

4. Величины, характеризующие параметры излучения.

5. Величины, характеризующие состав веществ, материалов, изделий.

Отметим, что первая группа представляет собой наибольшую по числу средств измерений группу. Так, в [4] отмечается, что измерения тепловых величин непрерывных технологических процессов составляют по крайней мере 50 % от общего числа всех измерений.

  

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Определения и классификация ИП

   Измерительное преобразование представляет собой отражение размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной.

   Основным назначением измерительных преобразователей можно считать осуществление связи между контролируемым объектом и средствами измерений. При этом само преобразование может быть многоступенчатым,   т. е. в конкретном случае может использоваться несколько ИП, следующих друг за другом. Первый в данной цепи преобразователь, называемый первичным измерительным преобразователем, устанавливается непосредственно на контролируемом объекте, т. е. на первичный измерительный преобразователь непосредственно воздействует измеряемая физическая величина.

   В соответствии с Рекомендациями по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 [5] «Измерительный преобразователь – техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи».

   На практике часто используют термин «датчик», заменяющий термин «измерительный преобразователь», что не всегда правильно. В соответствии с [5] датчик – это конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы.

   ГОСТ 16263–70 «Метрология. Термины и определения» [6] давал следующее определение измерительных преобразователей: «Измерительный преобразователь – это средство измерений, предназначенное для сбора, дальнейшего преобразования, обработки, передачи и (или) хранения измерительной информации, не поддающейся непосредственному восприятию».

   Хотя определения ИП в [5] и [6] практически одинаковы, следует признать, что в [6] оно более четко отделяет ИП от других средств измерений и  прежде всего от измерительных приборов, подчеркивая некоторый гносеологический смысл: измерительный прибор всегда для человека, а измерительный преобразователь – элемент некоторого средства измерения, некоторой измерительной цепи, выходной сигнал которого человеку не доступен.

   Рассмотрим классификацию ИП (рис. 1.1).

Все измерительные преобразователи, как уже отмечалось во введении, можно разделить на преобразователи электрических величин в электрическую величину и преобразователи неэлектрических величин в электрическую величину.

   Преобразователи электрических величин делятся, в свою очередь, на масштабные измерительные преобразователи и преобразователи формы сигналов. Примерами широко распространенных масштабных преобразователей являются шунты, делители тока и напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные усилители. Примерами преобразователей формы сигналов могут служить аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, модуляторы и демодуляторы.

   Преобразователи неэлектрических величин в электрическую величину по выходной величине делят на параметрические и генераторные.

   Выходной величиной параметрических преобразователей является тот или иной параметр электрической цепи: электрическое сопротивление R, индуктивность L, емкость C и взаимная индуктивность M, изменяющиеся в зависимости от изменения преобразуемой неэлектрической величины. Характерной особенностью параметрических преобразователей является обязательное наличие дополнительного источника энергии, так как сами параметры R, L, C, M – пассивные и не могут восприниматься последующими звеньями измерительной цепи непосредственно.

   Выходной величиной генераторных преобразователей является ЭДС или заряд, функционально связанные с преобразуемой неэлектрической величиной. В этих преобразователях используется энергия объекта, параметры которого преобразуются и, в конечном счете, измеряются или контролируются, т. е. в этом случае часто нет необходимости в дополнительном источнике энергии, что является преимуществом генераторных преобразователей.

   Принцип действия ИП зависит от того или иного физического явления. Наиболее широко используются такие физические явления, как явление электромагнитной индукции, явления термоэлектричества, фотоэлектричества и пьезоэлектричества. Также используется изменение электрического сопротивления некоторых материалов при изменении окружающей температуры, изменение электрического сопротивления преобразователя от механического растяжения и сжатия, изменение электрического сопротивления, индуктивности (взаимной индуктивности) или емкости от механического изменения некоторых частей преобразователя. Существуют и некоторые другие физические явления, которые могут быть положены в основу принципа действия ИП неэлектрических величин.

   В связи с этим параметрические преобразователи, например, делятся на терморезистивные, тензочувствительные, магнитоупругие, реостатные, индуктивные, емкостные, а генераторные – на термоэлектрические, пьезоэлектрические, фотоэлектрические, индукционные.

   Перечисленные ИП наиболее распространены, хотя существуют и некоторые другие преобразователи, тем более что появляются новые типы ИП, основанные на новых технологиях и физических явлениях, которые ранее не применялись.

 

Требования, предъявляемые к измерительным преобразователям

   Для того чтобы преобразователь некоторой неэлектрической величины в электрическую стал средством измерений, т. е. стал измерительным преобразователем, он должен удовлетворять некоторым обязательным требованиям и иметь определенные характеристики.

   Требования, предъявляемые к ИП, могут различаться в зависимости от того, где применяются те или иные преобразователи.

   Перечислим основные требования, предъявляемые к ИП:

1. Однозначность функции преобразования , где y – выходная электрическая величина; x – измеряемая (преобразуемая) неэлектрическая величина.

2. Воспроизводимость функции преобразования, т. е. получение заданной характеристики  у разных преобразователей одного и того же типа.

3. Взаимозаменяемость ИП. Данное требование важно при использовании ИП в измерительных информационных системах (ИИС), где одновременно могут применяться сотни и даже тысячи ИП и где часто просто недопустима перенастройка системы при замене, например, вышедшего из строя ИП.

4. Высокая надежность, высокий технический ресурс. Это требование характерно для ИП, применяемых для контроля параметров промышленных объектов. В некоторых случаях ИП устанавливаются на объекте во время его строительства, встраиваются в объект, и заменить такой преобразователь иногда просто невозможно.

5. Точность измерительного преобразователя. Как и любое средство измерений, ИП должен обладать определенной точностью, т. е. погрешности преобразования не должны превышать заранее установленных пределов.

6. Быстродействие измерительного преобразователя. Естественное стремление уменьшить время преобразования (иногда говорят «время реакции») наталкивается на некоторые трудности. Например, практически все преобразователи тепловых величин (терморезисторы, термопары) являются инерционными. В то же время тензорезисторы, например, относятся к разряду малоинерционных преобразователей.

7. Малое влияние внешних факторов. Естественно, что внешние факторы, влияющие на работу ИП, меняются в зависимости от условий работы объекта. Например, для космического объекта существенным влияющим фактором может оказаться космическая радиация, а для тепловой электростанции более важным влияющим фактором оказывается, например, изменение окружающей температуры.

8. Малые габариты, масса измерительного преобразователя.

Порядок перечисления требований не является обязательным во всех возможных случаях. Например, для малых летающих объектов чуть ли не главным требованием может оказаться требование малых габаритов и массы, а требование высокого технического ресурса окажется менее существенным из-за малого срока службы объекта контроля (например, ракета ближнего действия).

 

Выходным сигналом

   Унификацией выходного сигнала называют приведение сигнала к линейной шкале с заданными начальной и конечной точками. Унификация необходима для ИП, применяемых в измерительных информационных системах, где используются общие элементы для последующей обработки информации от разнообразных ИП.

   Унифицированные сигналы делятся на аналоговые, импульсно-аналоговые и цифровые. Наибольшее распространение для ИП получили аналоговые унифицированные сигналы, хотя развитие микропроцессорной техники позволит расширить возможности унификации выходных сигналов ИП в других формах.

   В качестве аналоговых унифицированных сигналов нашли применение следующие сигналы: постоянный ток 0…1 мА, 0…5 мА; напряжение постоянного тока 0…1 В, 0…10 В; частота переменного тока. Эти значения постоянного тока и напряжения постоянного тока были в свое время установлены государственным стандартом и потому носят название «нормированные».

   Для получения линейной характеристики ИП, что требуется при унификации выходного сигнала, приходится выполнять так называемую операцию линеаризации градуировочной характеристики ИП. Большинство существующих ИП имеют нелинейные характеристики. Наиболее простым способом линеаризации является замена нелинейной характеристики приближенно линейной.

   Любая нелинейная зависимость  может быть представлена степенным рядом вида

.

Для приближения этой зависимости к линейной необходимо, чтобы все коэффициенты , , …,  были бы много меньше . В результате получим приближенное равенство . Реальная характеристика ИП будет отличаться от принятой линейной, и появится погрешность линейности характеристик, или погрешность от нелинейности. Примером применения этого метода линеаризации является линейная зависимость сопротивления терморезистора из меди от температуры , полученная разложением в ряд с последующим упрощением функции вида , описывающей электротепловые процессы в проводниках.

   Линеаризованная таким образом характеристика ИП может использоваться только в определенном ограниченном диапазоне изменения входной преобразуемой величины. В частности, для медного терморезистора этот диапазон преобразуемых температур от –50 до 180 ºС.

   Существуют графоаналитические методы линеаризации и оценки нелинейности характеристик ИП. Рассмотрим этот вопрос на примере платинового терморезистора, уравнение преобразования которого в области положительных температур имеет вид

,

где ;  – постоянные коэффициенты. Эта зависимость представлена кривой 1 на графике (рис. 1.4). Заменив кривую 1  прямой 2, проходящей через крайние точки рабочего диапазона с координатами ,  и , , получим линеаризованную градуировочную характеристику. Для кривой 2 можно написать:

,

где .

   Погрешность линейности при этом определится по формуле

.

Максимальная абсолютная погрешность линейности для квадратичного уравнения преобразования будет в середине диапазона 0…  и равна .

   Для уменьшения погрешности линейности за градуировочную характеристику принимают не прямую 2 (рис. 1.4), а прямую 3, проведенную так, чтобы были равны между собой отрезки ab, cd и ef. При этом удается уменьшить максимальное значение абсолютной погрешности, которая теперь может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Оценив нелинейность характеристики ИП и убедившись, что она не превышает допустимого значения, градуированную характеристику считают линейной и указывают в паспорте ИП.

   Для наиболее точных ИП, у которых погрешность линейности незначительна и проявляется как случайное отклонение, линеаризация характеристики ИП может быть произведена с использованием метода наименьших квадратов [10]. В этом случае реальная характеристика  заменяется линейной характеристикой , отличающейся наилучшим приближением к реальной. С помощью метода наименьших квадратов определяют коэффициенты a и b линейной зависимости, имеющей наивероятнейший вид по отношению к реальной функции .

   Весь диапазон изменения x разбивается на ряд равных участков, и измеряются ординаты точек  при различных значениях x. Этот метод предполагает, что сумма квадратов отклонений значений  от линейной зависимости  должна быть минимальной. Данное положение записывается уравнением

.

Продифференцировав это уравнение по a и b и приравняв полученные выражения к нулю, получим 2 уравнения:

 Из этих уравнений определяются значения a и b для проведения прямой , расположенной наилучшим образом по отношению к нелинейной зависимости .

   В случае, когда требуется высокая степень приближения характеристики ИП к линейной, используются специальные методы коррекции нелинейности. К таким методам относятся использование дифференциальных ИП и применение схем коррекции с активными и пассивными элементами коррекции.

   Рассмотрим, несколько забегая вперед, недифференциальный и дифференциальный емкостные измерительные преобразователи именно с точки зрения линейности этих преобразователей. Их конструкции, принцип действия и характеристики более подробно будут рассмотрены в разд. 2.

   Итак, емкостный измерительный преобразователь представляет собой двухобкладочный конденсатор, одна из пластин которого является подвижной. Емкость такого конденсатора определяется по формуле

 

,

где  – электрическая постоянная (  Ф/м);  – диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами (если диэлектрик отсутствует, то  принимается равной единице); S – площадь пластин; d – расстояние между пластинами, т. е. при изменении расстояния d между пластинами емкость изменяется.

   Обозначим через  емкость этого преобразователя при некотором начальном положении подвижной пластины, т. е. при начальном расстоянии  между пластинами: . Очевидно, что при увеличении расстояния d емкость C уменьшается, а при уменьшении d – увеличивается. Рассмотрим для примера случай, когда d уменьшается, а C увеличивается.

   Обозначим изменение расстояния между пластинами через , тогда можно записать , где  – приращение емкости ИП. Разделив числитель и знаменатель правой части последней формулы на , получим , где  – относительное изменение расстояния между пластинами ИП. Разделив правую и левую части последнего выражения на , получим зависимость относительного изменения емкости  от относительного изменения расстояния между пластинами, а именно . Видно, что зависимость относительного изменения выходной величины от относительного изменения входной величины нелинейна. Линейная зависимость в этом случае: . Величина нелинейности определяется относительным изменением входной величины. Так, при , т. е. погрешность линейности составляет более 11 %. При увеличении расстояния d между пластинами последняя формула принимает вид

.

   Дифференциальный емкостный ИП представляет собой 2 одинаковых конденсатора с общей подвижной пластиной, так что при перемещении этой пластины емкость одного конденсатора увеличивается, а другого – уменьшается на то же значение. Выходным сигналом дифференциального ИП является разность выходных сигналов отдельных частей ИП, т. е. . При этом , а , где  – емкость первого и второго конденсаторов при одинаковых расстояниях между подвижной и неподвижной пластинами. Относительное изменение емкости , т. е. , будет равно: . Линейная зависимость в этом случае будет иметь вид .Так как , то  всегда будет меньше , а, следовательно, и погрешность линейности дифференциального емкостного ИП меньше погрешности недифференциального ИП. Так, при , и погрешность линейности составляет всего 1 %, т. е. на порядок меньше погрешности линейности недифференциального преобразователя.

   Заметим также, что дифференциальный преобразователь имеет и большую чувствительность, о чем свидетельствует коэффициент 2 в последней формуле.

   Одним из способов коррекции нелинейности ИП является использование функциональных преобразователей (ФП) в цепи отрицательной обратной связи. Рассмотрим этот случай на примере коррекции нелинейности термоэлектрического преобразователя (термопары).

   Схема коррекции нелинейности характеристики термопары приведена на рис. 1.5, где обозначено:  – ЭДС термопары;  – сопротивление обратной связи; У – усилитель; ФП – функциональный преобразователь;  – выходное напряжение преобразователя.

Нелинейная характеристика термопары аппроксимируется полиномом  [11],     где ,  и  – постоянные коэффициенты, зависящие   от    типа  термопары;    t – температура. Для этой схемы можно записать

,

где k – коэффициент усиления усилителя; β – коэффициент отрицательной обратной связи. При β k >>1 .

Полагая , где S – чувствительность преобразователя, получим выражение для функциональной обратной связи, т. е. зависимость коэффициента β от выходного напряжения ИП:

,

где ;   и .

Реализация последнего выражения возможна, например, с помощью ФП на основе диодно-резисторных схем [12]. Коррекция нелинейности возможна также с помощью пассивных элементов, которые в некотором смысле подавляют нелинейность первичного ИП. Так, нелинейность полупроводниковых терморезисторов (термисторов) уменьшают, включая параллельно им резистор из манганиновой проволоки, сопротивление которого практически не зависит от температуры [8].

В настоящее время широко применяется компенсация нелинейности ИП с помощью средств цифровой вычислительной техники в измерительных информационных системах или в цифровых приборах промышленного назначения [13]. По сравнению с аналоговыми средствами линеаризации цифровые устройства обеспечивают большую точность, помехозащищенность и удобство хранения информации. Сущность цифровой линеаризации заключается в добавлении к текущему значению закодированного выходного сигнала ИП дополнительных кодовых сигналов в соответствии с рассчитанной заранее функцией коррекции.

Рассмотрим  пример.   Пусть уравнение преобразования y = C + f (x), где x – измеряемая (преобразуемая) величина; C – начальное значение выходного сигнала ИП, т. е. при x = 0. При x = a выходная величина y равна b. Для определения коэффициента цифрового пересчета измеряемого параметра введем коэффициент K = a / (b – c). Тогда можно записать Ky – KC = Z, и, следовательно, Z = Kf (x), где C и Z  – начальное и текущее значения выходной величины в цифровом виде.

Для линеаризации характеристики измерительного преобразователя необходимо выработать функцию коррекции , где  – цифровое представление линейной характеристики преобразователя. График рассчитанной функции λ(x) аппроксимируется отрезками прямой, число которых определяется точностью коррекции.    В   зависимости от знака производной

 

d λ(x)/ dx на аппроксимируемом участке находится число добавляемых или вычитаемых единиц (например, импульсов) [13].

 

НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Реостатные преобразователи

 

Принцип действия реостатных преобразователей основан на изменении электрического сопротивления проводника под влиянием входного перемещения. Преобразователь представляет собой реостат, подвижный контакт (движок) которого перемещается под действием измеряемой (преобразуемой) величины. Такие преобразователи бывают каркасные и реохордные.

Наиболее распространены каркасные преобразователи, в которых тонкая проволока из материала с высоким удельным сопротивлением и низким температурным коэффициентом намотана на каркас из текстолита, пластмассы или алюминия, покрытого тонкой оксидной пленкой. Изменение выходного параметра преобразователя R происходит посредством перемещения движка (рис. 2.2).

Форма каркаса может быть различной. На рис. 2.2, a представлен реостатный преобразователь углового перемещения, на рис. 2.2, б – преобразователь с линейной зависимостью сопротивления R от преобразуемого параметра (перемещения) x, а на рис. 2.2, в – преобразователь с нелинейной зависимостью R от x.

Каркас из алюминия обеспечивает прочность конструкции и позволяет повышать плотность тока в обмотке за счет лучшей теплопроводности для увеличения чувствительности ИП.

Материал проволоки должен быть устойчив к истиранию. Обычно используются сплавы: константан, фехраль, а при повышенных температурах – нихром. Наилучшим образом указанным требованиям отвечает платиноиридиевый сплав ПИ-10, обладающий повышенной износоустойчивостью и антикоррозийностью.

Движок может быть щеточным или пластинчатым и изготавливается из нескольких проволок платиноиридиевого, платинобериллиевого сплава или пластин из серебра или фосфористой бронзы. При изготовлении преобразователя провод диаметром 0,03…0,1 мм равномерно наматывается на каркас.

 Поверхность проволоки, по которой скользит движок, освобождается от изоляции и полируется. Каркасные реостатные ИП имеют ступенчатый характер изменения выходного параметра R от входного преобразуемого перемещения x. Это вызывает погрешность преобразования, погрешность дискретности, максимальное значение которой (в процентах) определяется по формуле: , где  – максимальное сопротивление одного витка;  – полное сопротивление преобразователя; w – число витков обмотки ИП. Погрешность дискретности современных реостатных преобразователей лежит в пределах ±(0,05…0,5) %. Порог чувствительности этих ИП 0,1…0,5 мм при линейном и 0,2...2º при угловом перемещении [15].

В реохордных реостатных ИП погрешность дискретности отсутствует. В этих преобразователях для увеличения хода движка и полного сопротивления высокоомная проволока располагается по спирали (геликоидальные ИП).

Кроме погрешности дискретности, являющейся методической погрешностью, в реостатных ИП возможны и другие источники погрешностей, а именно шумы, наводки, возникающие при изменении переходного контакта движка, ударах его о поверхность проволоки, паразитные термоЭДС в месте соприкосновения движка и обмотки ИП. В то же время влияние температуры окружающей среды на параметры преобразователя незначительно.

Наличие подвижного контакта ограничивает динамические свойства реостатных ИП, которые обычно используются для преобразования медленно меняющихся перемещений или других величин, которые могут быть преобразованы в перемещение (давление, усилие, уровень и т. д.). Выходной параметр реостатного ИП R измеряется с помощью мостовых или потенциометрических схем.

Достоинства реостатных ИП – относительная простота конструкции, возможная высокая точность и возможность получения значительного по уровню выходного сигнала.

К недостаткам реостатных ИП можно отнести ограниченную надежность из-за наличия скользящего контакта, необходимость относительно больших перемещений  движка, а иногда и значительных усилий для его перемещения.

 

Индуктивные преобразователи

 

Принцип действия индуктивных преобразователей основан на зависимости индуктивности или взаимной индуктивности обмоток от положения, геометрических размеров и магнитного состояния элементов магнитной цепи.

На рис. 2.4 представлена конструкция простейшего индуктивного преобразователя, где 1 и 2 – подвижный и неподвижный сердечники соответственно; 3 ­ – немагнитная металлическая пластина; w ₁ и w ₂ – число витков первичной и вторичной обмоток.

Коэффициент самоиндукции (индуктивность) обмотки, расположенной на магнитопроводе, ,где  – магнитное сопротивление магнитопровода, причем . Здесь  и  – активная и реактивная составляющие магнитного сопротивления магнитопровода.

Активная составляющая определяется по формуле

,

где – относительная магнитная проницаемость, длина и площадь поперечного сечения i -го участка магнитопровода соответственно;  – длина воздушного зазора; S – площадь поперечного сечения воздушного участка магнитопровода;  Гн/м – магнитная постоянная.

   Реактивная составляющая магнитного сопротивления определяется по формуле

,

где P – потери мощности в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи; ω – угловая частота; Ф – магнитный поток в магнитопроводе.

   Взаимная индуктивность двух обмоток может быть найдена из выражения .

   Приведенные соотношения показывают, что индуктивность и взаимную индуктивность можно изменять меняя значения  и S, перемещая подвижный сердечник в том или ином направлении, а также воздействуя на потери в магнитопроводе, перемещая немагнитную металлическую пластину.

   Полное электрическое сопротивление Z преобразователя связано с длиной воздушного зазора  зависимостью, близкой к гиперболической. Линейный участок характеристики преобразования с начальным зазором  ограничен значением (0.1…0.2)  с погрешностью линейности 1 %. Относительное изменение полного сопротивления Δ Z / Z из-за наличия активного сопротивления обмотки, потока утечки и магнитного сопротивления магнитопровода в 2...5 раз меньше относительного изменения длины воздушного зазора .

   Расширить линейный участок характеристики преобразования можно, если в качестве выходной величины выбрать не сопротивление Z, а проводимость  [3]. При этом зависимость изменения проводимости Δ Y будет линейно связана с относительным изменением длины воздушного зазора  (  должно быть много меньше единицы).

При включении индуктивного преобразователя в цепь переменного тока преобразователь превращается в некотором смысле в электромагнит с подвижным якорем. Сила притяжения якоря со стороны электромагнита и соответственно дополнительное перемещение якоря должны быть пренебрежимо малы по сравнению с измеряемыми значениями, что необходимо учитывать при конструировании ИП.

Широко распространены индуктивные дифференциальные преобразователи (рис. 2.5), в которых под воздействием измеряемой величины одновременно и притом с разными знаками изменяются 2 воздушных зазора  и . Дифференциальные преобразователи имеют более высокую чувствительность, меньшую нелинейность характеристики преобразования (линейный участок расширяется до 0,5 ), меньшее влияние внешних факторов и сниженное результирующее усилие на якорь со стороны электромагни