Masurarea electrica a deplasarilor

Masurarea electrica a deplasarilor

Pentru masurarea pe cale electrica a deplasarilor liniare, de la cativa microni pana la deplasari de ordinul metrilor, sau unghiulare, de la cateva secunde pana la 360⁰, se folosesc toate cele trei tipuri principale de traductoare parametrice: rezistive, inductive si capacitive.

a) Traductoarele rezistive, denumite si potentiometre, convertesc in rezistenta electrica fie deplasari liniare, Fig. 25 a), fie deplasari unghiulare, Fig. 25 b). Rezistenta electrica intre punctele 1 si 2, respectiv intre extremitatea potentiometrului si cursor este proportionala cu deplasarea liniara x, respectiv cu deplasarea unghiulara a

b) Utilizarea traductoarele inductive se bazeaza pe proprietatea ca deplasarea unui miez magnetic modifica inductivitatea unei bobine sau inductivitatea de cuplaj a doua bobine. Traductorul de tip bobina simpla din figura 26 are inductivitatea in raport cu bornele 1, 2 dependenta de pozitia miezului 3, respectiv de distanta x dintre bobina si miez.

Schema din figura 27 este un traductor de deplasare de tipul cu bobine diferentiale. Ea contine doua bobine identice 1-1' si 2-2', coaxiale, intre care se poate deplasa miezul magnetic 3. Cele doua bobine se afla in laturile unei punti, care mai contine doua rezistente identice si un aparat indicator al curentului I de dezechilibru al puntii. Este evident ca puntea se afla in stare de echilibru (I = 0) atunci cand miezul se afla in pozitia simetrica in raport cu bobinele, deoarece pentru x = 0 cele doua bobine au aceeasi impedanta. Marimea curentului de dezechilibru al puntii este dependenta de deplasarea x a miezului magnetic in raport cu planul de simetrie x = 0 al celor doua bobine.

Traductorul de deplasare tip transformator diferential, Fig. 28, consta din bobina primara P1-P2, care se alimenteaza la un generator de frecventa si doua bobine secundare identice 1-1' si 2-2', situate in pozitii simetrice in raport cu bobina primara si conectate in serie diferential. In aceasta conexiune tensiunea secundara a traductorului, intre bornele S1-S2, este rezultatul scaderii tensiunilor induse de catre campul magnetic al bobinei primare in cele doua sectiuni ale secundarului. Ca urmare, atunci cand miezul magnetic 3 se afla in planul de simetrie x = 0, Fig. 28, tensiunile u_1-1' si u_2-2' sunt identice, iar semnalul de iesire u_S1-S2 este nul. Pentru x 0, cuplajele magnetice intre bobina primara pew de o parte si bobinele 1-1', respectiv 2-2' sunt diferite, deoarece inductivitatile mutuale sunt diferite. Aceasta face ca tensiunea de iesire u_S1-S2 sa fie dependenta de deplasarea x.

c) Traductoare capacitive convertesc deplasarea unei armaturi, sau a dielectricului, in variatie a capacitatii electrice. In varianta traductor capacitiv cu dielectric deplasabil, Fig. 29, capacitatea traductorului, care are expresia:

este dependenta de deplasarea x a dielectricului in raport cu armaturile.

Variatia DC a capacitatii corespunzatoare unei deplasari Dx a dielectricului are expresia:

B4.4. Masurarea electrica a grosimii

In cazul traductorului capacitiv din figura 30 este utilizat pentru masurarea grosimii g a unei benzi metalice, capacitatea echivalenta are expresia data de relatia:

care arata dependenta capacitatii C a traductorului de grosimea g.

Daca banda este dintr-un material dielectric cu permitivitatea relativa e_r , atunci capacitatea echivalenta a traductorului are expresia:

,

de asemenea dependenta de grosimea g.

Pentru masurarea grosimii benzilor metalice nemagnetice (din Cu, Al, etc.) se poate utiliza un traductor cu curenti turbionari, Fig. 31, constituit dintr-o bobina primara 1 (transmiter), alimentata la un generator de frecventa, si o bobina secundara 2 (receiver). Intre cele doua bobine se plaseaza banda a carei grosime g se masoara. Pentru o valoare data a curentului prin bobina

primara, fluxul magnetic care strabate bobina secundara, respectiv tensiunea electromotoare indusa in aceasta, sunt dependente de distanta a dintre bobine, care este o marime fixa, de conductivitate electrica s a materialului benzii si de grosimea g a acesteia. De fapt curentii turbionari indusi in banda provoaca o reducere a tensiunii induse in bobina 2 in raport cu valoare acesteia in absenta benzii, reducere cu atat mai importanta (pentru valori a , s date) cu cat grosimea benzii este mai mare.