Cảm biến công nghiệp : Cảm biến vận tốc, gia tốc và rung part 3

ừ công thức (7.9), ta nhận thấy cấu tạo của cảm biến để đo đại lượng sơ cấp m1 (độ dịch chuyển h0, vận tốc dh0/dt hoặc gia tốc d2h0/dt2) phụ thuộc vào đại lượng đ−ợc chọn để làm đại lượng đo thứ cấp m2 (z, dz/dt hoặc d2z/dt2) và dải tần số làm việc. Dải tần số làm việc quyết định số hạng nào trong vế phải phương trình chiếm ưu thế (Cz, Fdz/dt hoặc Md2z/dt2). Trên thực tế cảm biến thứ cấp thường sử dụng là:...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cảm biến công nghiệp : Cảm biến vận tốc, gia tốc và rung part 3 d2h M - lùc do gia tèc cña khèi M g©y nªn. dt 2Hay: d2h0 d2z dz −M = M 2 + F + Cz (7.9) 2 dt dt dt Tõ c«ng thøc (7.9), ta nhËn thÊy cÊu t¹o cña c¶m biÕn ®Ó ®o ®¹i l−îng s¬ cÊpm1 (®é dÞch chuyÓn h0, vËn tèc dh0/dt hoÆc gia tèc d2h0/dt2) phô thuéc vµo ®¹i l−îng®−îc chän ®Ó lµm ®¹i l−îng ®o thø cÊp m2 (z, dz/dt hoÆc d2z/dt2) vµ d¶i tÇn sè lµmviÖc. D¶i tÇn sè lµm viÖc quyÕt ®Þnh sè h¹ng nµo trong vÕ ph¶i ph−¬ng tr×nh chiÕm−u thÕ (Cz, Fdz/dt hoÆc Md2z/dt2). Trªn thùc tÕ c¶m biÕn thø cÊp th−êng sö dông lµ: - C¶m biÕn ®o vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña khèi l−îng rung M so víi vá hép. - C¶m biÕn ®o lùc hoÆc c¶m biÕn ®o biÕn d¹ng. - C¶m biÕn ®o tèc ®é t−¬ng ®èi. Dïng to¸n tö laplace (p) cã thÓ m« t¶ ho¹t ®éng cña c¶m biÕn rung b»ng biÓuthøc sau: − Mp 2 h 0 = Mp 2 z + Fpz + CzHoÆc: − p 2 ω0 2 z = h0 p2 p + 2ξ +1 ω0 ω0 2Víi: C ω0 = = 2πf0 lµ tÇn sè riªng cña M trªn lß xo cã ®é cøng C. M F ξ= lµ hÖ sè t¾t dÇn. 2 CM§é nh¹y cña c¶m biÕn cã thÓ tÝnh b»ng tØ sè gi÷a ®¹i l−îng ®iÖn ®Çu ra s vµ ®¹il−îng ®o s¬ cÊp m1. m s s S= = 2. = S 1 .S 2 m1 m1 m 2Trong ®ã: - 120 - m2 S1 = lµ ®é nh¹y c¬ cña ®¹i l−îng ®o s¬ cÊp. m1 s S2 = lµ ®é nh¹y cña c¶m biÕn thø cÊp. m27.2.2. C¶m biÕn ®o tèc ®é rung S¬ ®å c¶m biÕn ®o tèc ®é rung tr×nh bµy trªn h×nh 7.12. 1 2 M b 3 b 4 6 5 H×nh 7.12 S¬ ®å nguyªn lý c¶m biÕn ®o vËn tèc rung 1) Vá hép 2) Khèi rung 3) Lâi nam ch©m 4) Cuén d©y 5) Lß xo 6) Gi¶m chÊn Trong c¶m biÕn lo¹i nµy, ®¹i l−îng ®o s¬ cÊp m1 lµ tèc ®é rung dh0/dt, ®¹il−îng ®o thø cÊp m2 lµ dÞch chuyÓn t−¬ng ®èi z. §é nh¹y s¬ cÊp S1 x¸c ®Þnh bëi biÓuthøc: − p / ω0 2 m2 z S1 = = =2 m1 ph 0 p p + 2ξ +1 ω0 ω02 §Ó tiÖn lîi trong sö dông, ng−êi ta còng sö dông ®¹i l−îng ®o thø cÊp m2 lµ tèc®é dÞch chuyÓn t−¬ng ®èi dz/dt. ViÖc chuyÓn ®æi tèc ®é t−¬ng ®èi cña khèi l−îng rung so víi vá hép thµnh tÝnhiÖu ®iÖn thùc hiÖn bëi mét c¶m biÕn vÞ trÝ t−¬ng ®èi kiÓu ®iÖn tõ gåm mét cuén d©yvµ mét lâi nam ch©m. Cuén d©y g¾n víi khèi l−îng rung, lâi nam ch©m ®Æt bªntrong cuén d©y vµ g¾n víi vá c¶m biÕn. B»ng c¸ch ®o suÊt ®iÖn ®éng cña cuén d©ycã thÕ ®¸nh gi¸ ®−îc tèc ®é rung cÇn ®o. Mét ®iÒu cÇn quan t©m khi sö dông c¶m biÕn lo¹i nµy ®ã lµ ph¶n øng cña c¶mbiÕn thø cÊp ®èi víi chuyÓn ®éng cña khèi l−îng rung thÓ hiÖn th«ng qua ph¶n lùcf = B.l.i t¸c ®éng lªn cuén d©y khi cuén d©y chuyÓn ®éng trong tõ tr−êng c¶m øng - 121 -B. Gi¶ thiÕt bá qua trë kh¸ng cña cuén d©y Lω, khi ®ã ph¶n lùc f tØ lÖ víi tèc ®ét−¬ng ®èi: f = (Bl ) 1 dz 2 R dtLùc nµy chèng l¹i chuyÓn ®éng cña khèi l−îng rung, lµm thay ®æi hÖ sè t¾t dÇn cñachuyÓn ®éng.7.2.3. Gia tèc kÕ ¸p ®iÖna) CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng CÊu t¹o chung cña gia tèc kÕ ¸p ®iÖn gåm mét khèi l−îng rung M vµ mét phÇntö ¸p ®iÖn ®Æt trªn gi¸ ®ì cøng, vµ toµn bé ®−îc ®Æt trong mét vá hép kÝn. Th«ng th−êng cÇn ph¶i ®o gia tèc theo hai h−íng däc theo trôc nh¹y c¶m. Tuúthuéc vµo b¶n chÊt lùc t¸c dông (nÐn, kÐo hoÆc c¾t) trong bé c¶m biÕn ph¶i cã béphËn c¬ khÝ t¹o øng lùc c¬ häc ®Æt tr−íc lªn phÇn tö ¸p ®iÖn ®Ó më réng d¶i ®o giatèc theo hai chiÒu. Trªn h×nh 7.13 tr×nh bµy s¬ ®å cÊu t¹o cña c¸c gia tèc kÕ ¸p ®iÖn kiÓu nÐn. 5 3 1 2 ...