Розробка індуктивного датчика переміщення з високою чутливістю

Abstract

Research on a contact induction displacement sensor over short distances is presented. A ferrite core with a winding and a movable armature is used as a sensor. There is an air gap between the core and the armature.To solve the problem of improving the accuracy of measurement, the sensor is included in the bridge measuring circuit, which is powered by high-frequency alternating current. To increase the sensitivity of the indicated sensor to movement, a differential circuit for its inclusion is proposed. Also, in order to increase sensitivity, the resonant mode of operation of the bridge measurement circuit is used. To maintain a constant voltage of the power generator, a phase-locked loop is used.As a result of the study of the induction displacement sensor, practical results were obtained with a maximum displacement of ±0.6 mm. The sensor has not been studied for large displacements, since with an increase in the indicated displacement, the nonlinearity of the displacement-current transformation appears.The maximum sensitivity of the differential sensor in the indicated range of movement 2.44 μA/μm is obtained without the use of a phase-locked loop.The use of a phase-locked-loop frequency adjustment system increased the sensitivity to 3.48 μA/μm.During the study, the dependence of the sensitivity of the sensor on the frequency of the power generator was determined, which allows to determine the optimal power frequency of the measuring bridge circuit.Studies have shown that the use of contact inductive meters have the prospect of application and reserves for improvement. And the use of differential inclusion of the sensor and the resonant mode of operation gives a significant increase in the sensitivity of the primary transducer at small displacements.An inexpensive sensor has been developed that will be useful for many applications where it is necessary to measure displacements and linear dimensions by contact methodsПредставлены исследования контактного индукционного датчика перемещения на небольшие расстояния. В качестве датчика применен ферритовый сердечник с обмоткой и подвижным якорем. Между сердечником и якорем существует воздушный зазор.Для решения задачи повышения точности измерения датчик включен в мостовую измерительную схему, которая питается переменным током высокой частоты. Для повышения чувствительности указанного датчика к перемещению предложена дифференциальная схемы его включения. Также, с целью повышения чувствительности, использованный резонансный режим работы мостовой схемы измерения. Для поддержания постоянного напряжения генератора питания применена схема фазовй автоматической подстройки частоты.В результате исследования индукционного датчика перемещения получены практические результаты при максимальной величине перемещения ±0,6 мм. На большие перемещения датчик не исследовался, так как при увеличении указанного перемещения появляется нелинейность преобразования перемещения-ток.Получена максимальная чувствительность дифференциального датчика в указанном диапазоне перемещения в 2,44 мкА/мкм без применения системы фазового автоматической подстройки частоты.Применение системы фазового автоматической подстройки частоты позволила повысить чувствительность до 3,48 мкА/мкм.В ходе исследования была определена зависимость чувствительности датчика от частоты генератора питания, что позволило определить оптимальную частоту питания измерительной мостовой схемы.Проведенные исследования показали, что использование контактных индуктивных измерителей имеют перспективу применения и резервы по совершенствованию. А использование дифференциального включения датчика и резонансный режим работы дает существенное повышение чувствительности первичного преобразователя на малых перемещениях.Разработан недорогой датчик, который будет полезен для многих применений, где необходимо измерять перемещения и линейные размеры контактными методамиПредставлені дослідження контактного індукційного датчика переміщення на малі відстані. В якості датчика застосований феритовий сердечник з обмоткою та рухомим якорем. Між сердечником та якорем існує повітряний зазор.Для вирішення завдання підвищення точності вимірювання датчик ввімкнутий в мостову вимірювальну схему, яка живиться змінним струмом високої частоти. Для підвищення чутливості вказаного датчика до переміщення запропонована диференційна схема його включення. Також, з метою підвищення чутливості, використаний резонансний режим роботи мостової схеми вимірювання. Для підтримання сталої напруги генератора живлення застосована схема фазового автоматичного підстроювання частоти.В результаті дослідження індукційного датчика переміщення отримані практичні результати при максимальній величині переміщення в ±0,6 мм. На більші переміщення датчик не досліджувався, так як при збільшенні вказаного переміщення зꞌявляється нелінійність перетворення переміщення-струм.Отримана максимальна чутливість диференційного датчика в вказаному діапазоні переміщення в 2,44 мкА/мкм без застосування системи фазового автоматичного підстроювання частоти.Застосування системи фазового автоматичного підстроювання частоти дозволила підвищити чутливість до 3,48 мкА/мкм.В ході дослідження була визначена залежність чутливості датчика від частоти генератора живлення, що дозволило визначити оптимальну частоту живлення вимірювальної мостової схеми.Проведені дослідження показали, що використання контактних індуктивних вимірювачів мають перспективу застосування і резерви по вдосконаленню. А використання диференційного включення датчика та резонансний режим роботи дає суттєве підвищення чутливості первинного перетворювача на малих переміщеннях.Розроблений недорогий датчик буде корисний для багатьох застосувань, де необхідно вимірювати переміщення і лінійні розміри контактними методам

    Similar works