Датчики с переменным магнитным сопротивлением

Измерительная катушка снабжается магнитным сердечни­ком, на который воздействует поток индукции постоянного маг­нита; катушка помещена перед диском (полюсное колесо) или перед вращающимся ферромагнитным телом. Последователь­ность скачков магнитных свойств (зубья, щели, отверстия) дис­ка или вращающегося тела вызывает периодическое изменение

Магнитного сопротивления в магнитной цепи катушки, ко­торое наводит в ней э.д.с. с частотой, пропорциональной скорости вращения. Амплитуда этой э.д.с. за­висит:

а) от расстояния между ка­тушкой и вращающимся телом; она быстро падает с уве­личением этого расстояния ров); (которое обычно не ожет пре­вышать нескольких миллимет­

б) от скорости вращения (в принципе амплитуда э.д.с. про­порциональна этой скорости); при малых скоростях амплитуда может быть недостаточной для обнаружения, вследствие чего появляется «мертвая зона», в которой невозможны никакие из­мерения. Эта зона тем протяженнее, чем больше расстояние между катушкой и вращающимся телом. Увеличение потерь с повышением скорости ведет к ограничению амплитуды.

Диапазон измерений зависит от числа р скачкообразных из­менений магнитных свойств вращающегося тела, например, от числа зубьев колеса.

Минимальная измеряемая скорость тем меньше, чем больше р, тогда как максимальная измеряемая скорость тем выше, чем меньше р. Типичные диапазоны измерении составляют от 50 до 500 об/мин для колеса с 60 зубьями и от 500 до 10 000 об/ мин для колеса с 15 зубьями.

Датчик рассматриваемого типа позволяет определять ско­рость диска, вращающегося внутри кожуха, при условии, стенка кожуха немагнитная и расстояние между катушкой и. диском остается небольшим.

Датчики на токах Фуко

Этот тип датчиков применим, когда вращающееся тело ме­таллическое, но не ферромагнитное. Катушка, представляющая собой чувствительный элемент, образует индуктивность резо­нансного контура синусоидального генератора. При приближе­нии металлического проводника изменяются характеристики L и R катушки, вследствие чего генерация прекра­щается. При прохождении каждого зуба вращающейся шестер­ни перед катушкой происходит прерывание колебаний, что об­наруживается, например, по изменению тока питания генерато­ра. Частота соответствующего сигнала пропорциональна ско­рости вращения, а его амплитуда не зависит от последней, по­скольку определяется в данном случае не законом Фарадея. Отсюда следует, что этот тип датчика не имеет «мертвой зоны» и поэтому применим к измерению очень малых скоростей.

Оптический тахометр

В наиболее простой форме он состоит из источника света и. оптического приемника — фотодиода или фототранзистора.

Вращающееся тело либо снабжают отражающими метками расположенными регулярно по окружности, на которые направ­ляется световой пучок, либо соединяют с диском, имеющим попеременно прозрачные и непрозрачные сектора, который располагают между источником и приемником света. Получая модулированный скачкообразными изменениями отражения или пропускания поток, фотоприемник выдает элек­трический сигнал с частотой, пропорциональной скорости вра­щения, и с амплитудой, не зависящей от этой скорости. Диапазон измеряемых скоростей зависит, с одной стороны, от числа скачков оптических свойств (риски, щели, прозрачные сектора, нанесенные на диск или на вращающееся тело), а с другой — от полосы пропускания приемника и связанных с ним электрических схем. Для измерений малых скоростей, например ОД об/мин, ис­пользуются диски с большим числом щелей (от 500 до несколь­ких тысяч); в измерениях больших скоростей, например 10⁵-т--т-10⁶ об/мин в случае ультрацентрифуг, диск имеет только од­ну щель, и максимальная измеряемая скорость определяется верхней граничной частотой электрической цепи. Применение диска с двумя дорожками, сдвинутыми на чет­верть периода по пространству (оптический генератор прира­щений, позволяет определять направление враще­ния.

Гирометры

Гирометры — это приборы, устанавливаемые на движущихся объектах для определения их угловой скорости.

В зависимости от природы используемого физического явле­ния различают:

а) механические гирометры, основанные на свойствах гироскопа;

б) оптические гирометры на лазерах или волоконной оптике, использующие свойства распространения волн.