Determinarea Ecuației de Etalonare a unui Traductor Inductiv Fără Contact

Introducere

În tehnologie, cercetarea experimentală vizează trei obiective:

- obţinerea de date pentru proiectarea proceselor tehnologice şi a echipamentelor tehnologice;

- elucidarea unor fenomene pentru obţinerea de produse sau procedee noi

- testarea unor prototipuri.

Aceste obiective sunt avute în vedere, în general, în cercetare indiferent în ce domeniu se realizează aceasta.

Lucrarea prezintă modul de prelucrare a datelor în cazul în care două mărimi sunt în dependenţă liniară.

1. Studiu bibliografic : Aspecte teoretice privind traductoarele inductive şi ecuaţia de etalonare a unui traductor

1.1 Principiul traductorului inductiv fără contact

Traductoarele inductive realizează o dependenţă funcţională (şi nu o transformare) între o mărime neelectrică de intrare (obişnuit o deplasare "l") si mărimea de ieşire electrică, o variaţie a inductanţei L. Dependenţa L = f ( l ) dintre cele două mărimi de natură diferită, constituie caracteristica statică a traductorului. De exemplu, pentru un traductor inductiv (de forţă), sub acţiunea forţei, se modifică întrefierul δ, ceea ce conduce la varierea lui Lx.

Fig. 1 Traductor inductiv de forţă cu armătură mobilă

Măsurările cu ajutorul acestor traductoare au la bază modificarea parametrilor circuitului magnetic,ca o consecintă a schimbării pozitiei relative a unor portiuni ale acestuia, în procesul de măsurare.La măsurările experimentale este necesar să se utilizeze portiunea cea mai convenabilă a caracteristicii statice, aceea căreia îi corespunde o sensibilitate suficient de mare, si in special, din zona liniară a acesteia.

La măsurătorile fără contact, rolul de armătură mobilă îl are însăşi piesa feromagnetică a cărei poziţie se determină.

Principiul de măsură se bazează pe modificarea lungimii δ a întrefierului sub acţiunea mărimii de intrare. Întrucât μf >> μa (permeabilitatea miezului, respectiv a aerului) , va rezulta că reluctanţa în miez este neglijabilă în raport cu cea a aerului. Astfel, se poate scrie că inductanţa traductorului va fi :

unde:

- δ = variaţia lungimii intrefierului

- μa = permeabilitatea miezului

- Sa = secţiunea activă a întrefierului

- N = numărul de spire al bobinei

În figura 2 se prezintă principiul de funcţionare a unui traductor inductiv de forţă. Se poate observa că, sub acţiunea forţei, se modifică δ, ceea ce conduce la varierea lui Lx. Întrucât curentul ce trece prin bobină este:

va rezulta că atunci când F creşte, creşte şi Ix.

Fig. 2 Traductor inductiv de forţă cu întrefier variabil

Pentru îmbunătăţirea performanţelor acestor traductoare, în special pentru mărirea zonei de liniaritate, se folosesc montaje diferenţiale.

1.2 Ecuaţia de etalonare a unui traductor

Etalonarea traductoarelor de măsurare se poate face prin metode similare celor care se aplică aparatelor şi măsurilor. Un traductor se comportă la intrare ca un aparat de măsurat - unde "recepţionează" măsurandul - iar la ieşire se comportă ca o măsură întrucât "furnizează" mărimea de ieşire corespunzătoare. O metodă specifică etalonării traductoarelor este metoda traductorului etalon. Alte metode de etalonare a traductorilor sunt urmatoarele:

-metoda directă: la intrarea traductorului se aplica un măsurand cunoscut, furnizat de o măsură etalon, iar mărimea de ieşire a traductorului este măsurată cu un aparat etalon. Metoda directă este deci o metodă "masură etalon - aparat etalon". Exemplu: etalonarea unui traductor electrotensometric de masă cu ajutorul unor etaloane de masă şi un aparat electric indicator etalon.

-metoda semidirectă: este fie o metodă "aparat etalon – aparat etalon", fie o metodă"măsură etalon - măsură etalon"; exemplu: etalonarea unor electrozi de pH (traductor pH-tensiune) cu ajutorul unei soluţii etalon de pH, al unei surse de tensiune de precizie şi al unui voltmetru diferenţial.