Мир Знаний

Исследование систем измерения траекторных параметров самолета при посадке на основе эффекта Мессбауэра (стр. 2 из 9)

Рисунок 1.1 Схема реостатного преобразователя.

R-омическое сопротивление;

h-перемещение движка.

Рисунок 1.2 Зависимость сопротивления от переменной высоты каркаса реостатного преобразователя

Рисунок 1.3 Схема потенциометра R-сопротивление;

h - перемещение движка; Rn – сопротивление нагрузки;

H – сопротивление; i – перемещение движка.

Одним из примеров реостатного преобразователя является потенциометр (рисунок 1.3). Напряжение с движка потенциометра подается на нагрузку. Учитывая технологию изготовления потенциометры бывают проволочные и проводниковые. Источником питания могут служить как переменный так и постоянный ток.

Достоинства и недостатки реостатных преобразователей.

Реостатные преобразователи обладают большой чувствительностью, возможностью работы без усиления и отсутствием реакции электрической части на механическую.

К недостаткам следует отнести непостоянство контакта между движком и резистором. При измерении переменных величин, при переходе движка с одного витка на другой он "подскакивает", возникает пульсирующая сила, которая может нарушить контакт. Это погрешность дискретности, обусловленная скачкообразным изменением сопротивления АЛ при переходе движка.

Для перемещения контакта по резистору необходима сравнительно большая сила. Поэтому в реостатном преобразователе возникает сила трения, которая вызывает случайные гистерезисные изменения силы и момента, необходимых для перемещения движка по обмотке. При этом может возникнуть погрешность системы, предшествующейпреобразователю. Сила трения увеличивает износ обмотки и контактирующей поверхности движка. Погрешность потенциометра при съеме информации с ГСОиН составляет 30'.

Емкостной метод, конденсаторы.

Известно, что емкость С конденсатора зависит:

(1.2)

где

е- диэлектрическая постоянная диэлектрика;

d-расстояние между электродами;

В частности емкость плоского конденсатора с двумя электродами определяется выражением:

(1.3)

мессбауэр самолет навигация гироскопическая система

Изменение емкости С конденсатора согласно формуле (1.2) можно осуществить путем изменения расстояния dмежду электродами, эффективной площади Sэлектродов и диэлектрической постоянной s диэлектрика. Для измерения неэлектрических величин можно использовать также изменения диэлектрических потерь в конденсаторе.

В простейшем случае емкостной преобразователь состоит из двух параллельных пластин, разделенных воздушным диэлектриком, причем перемещение одной из пластин вызывает изменение емкости конденсатора. На (рисунок 1.4) показано принципиальное устройство емкостного преобразователя. На (рисунок 1.5) показан емкостной преобразователь в котором между двух неподвижных электродов перемещается подвижный диэлектрик. Так как изменение емкости конденсатора является однозначной функцией перемещения, то по изменению емкости можно судить о величине перемещения.

Рисунок 1.4 Схема емкостного преобразователя

Е – неподвижный электрод; D – подвижный электрод

Рисунок 1.5 Схема емкостного преобразователя с подвижным диэлектриком.

E, D – неподвижные электроды; L–подвижный диэлектрик;

h – перемещение диэлектрика.

Для увеличения чувствительности емкостного датчика следует уменьшать зазор между пластинами, однако при этом возможно замыкание пластин. Но если заполнить часть зазора диэлектриком с большой диэлектрической постоянной, чувствительность датчика возрастет и при тех же перемещения подвижной пластины можно будет получить значительно большее изменение емкости.

Емкостные датчики обладают малой мощностью, особенно на низких частотах. Обычно емкость датчика составляет С=100-300 мкмкф, а изменение не превышает 10% от общей емкости. Если, например, к емкостному датчику с С=100мкмкф приложено напряжение u=5в частотой

=400 гц, то мощность Р датчика равна:

ва

Так как мощность измерителя должна быть во много раз меньше мощности датчика, то такой измеритель должен обладать высокой чувствительностью, но это не вполне возможно, поэтому емкостные датчики, как правило, работают на повышенных частотах и с применением усилителей. Для преобразования изменения емкости в соответствующее изменение силы тока, напряжения или частоты применяются различные электрические схемы: резонансные, мостовые, электростатические.

В резонансных схемах емкость датчика является элементом резонансного контура и изменение емкости вызывает изменение резонансной частоты, что в результате приводит к изменению частоты или амплитуды тока, протекающего по контуру. К числу преимуществ резонансных схем следует отнести высокую чувствительность и линейную зависимость выходной электрической величины и емкости. Однако в этих схемах трудно получить постоянную настройку, и следовательно, трудно обеспечить постоянство нуля прибора.

В мостовых схемах емкость датчика включается в одно или два плеча и служит переменным элементом моста, Недостатком мостовых схем для преобразования емкости является трудность достижения равновесия моста из-за несинусоидального питающего напряжения и неточного выполнения условий равновесия.

В электростатических схемах переменная емкость датчика используется для модуляции постоянного напряжения. Падение напряжения на переменной емкостиподается на сетку усилительной лампы с большим входным сопротивлением. Подобные схемы удовлетворительно работают только при измерении быстро изменяющихся неэлектрических величин.

Достоинства и недостатки емкостных преобразователей.

Емкостные преобразователи имеют ряд преимуществ: высокую чувствительность, возможность измерения как весьма малых, так и больших перемещений и деформаций, большую точность. К недостаткам следует отнести необходимость применять для питания схем ток повышенной частоты и усилители, а так же погрешности от паразитных емкостей, посторонних электрических полей. Погрешность емкостного преобразователя при съеме информации с ГСОиН 5.

Индуктивный метод, индуктивные преобразователи.

В электрических методах измерения, основанных на измерении индуктивности L, используется свойство катушки изменять свое реактивное (индуктивное) сопротивление при изменении некоторых ее параметров, определяющих величину индуктивности. Для получения возможно большой индуктивности катушка малых габаритов выполняется с сердечником из ферромагнитного материала.

Выражение для определения индуктивности такой катушки имеет вид:

где

- число витков катушки;

L0, S0 - величина и площадь воздушного зазора;

L1, S1 - длина средней линии и площадь сечения сердечника;

- соответственно магнитная проницаемость воздуха и материала сердечника;

Изменение индуктивности Lсогласно (1.4) можно осуществлять путем изменения числа витков,

длины L0 или площади S0воздушного зазора и длины L1,площади S1или магнитной проницаемости
сердечника. В применяемых индуктивных датчиках изменение индуктивности достигается посредством изменения величины или площади воздушного зазора.

Если катушка, индуктивность которой изменяется пропорционально измеряемой неэлектрической величине, включена в электрическую цепь, го по изменению силы тока в цепи или напряжения на клеммах прибора можно судить об этой величине.

При применении индуктивных преобразователей для измерения медленно меняющихся величин для их питания можно обойтись переменным током промышленной частоты. При измерении индуктивными преобразователями величин, изменяющихся с высокой частотой, необходимо выполнить два условия: 1) частота тока питающего преобразователь, должна быть в несколько раз выше частоты изменения измеряемой величины, 2) собственные частоты элементов (обычно якорей дои мембран), служащих для преобразования измеряемой неэлектрической величины в изменение индуктивности, должны быть значительно выше наивысшей частоты измеряемой величины. Принципиальная схема индуктивного преобразователя представлена на (рисунке 1.6). На железном сердечнике 1 намотана катушка 2. Если изменить воздушный зазор q посредством перемещения якоря 3, то коэффициент самоиндукции L катушки 2 будет изменяться, вследствие чего сила тока i, протекающего по катушке, так же будет изменяться. Таким образом, каждому значению перемещения h и величины зазора q будет соответствовать определенное значение коэффициента самоиндукции L, а следовательно и определенное значение силы тока i.