7. Стробоскопический метод [6]

Стробоскопический метод основан на явлении кажущейся не­подвижности вращающегося тела при его периодическом наблю­дении в течение коротких промежутков времени с частотой, рав­ной или кратной частоте вращения (числу оборотов за 1 сек).

Различают стробоскопы с механическим затвором, через кото­рый наблюдается вращающееся тело, с механическим обтюрато­ром, прерывающим луч света, освещающий вращающееся тело, и с электронной схемой, управляющей частотой вспышек осве­тительной газонаполненной лампы, освещающей вращающееся тело.

8. Метод дифференцирования

Метод дифференцирования основан на дифференцировании сигнала позиционного датчика (потенциометрического, индуктив­ного или др.).

Метод применим при ограниченной величине углового пере­мещения контролируемого вала; примером простейшей схемы яв­ляется пассивная цепочка R—С (рис. 8.5), дифференцирующая напряжение

постоянного тока, снимаемое с потенциометра.

Передаточная функция такого дифференциатора

,

где R_n — внутреннее сопротивление по­тенциометра.

Для построения дистанционных тахометров на летательных аппаратах используется в основном магнитоиндукционный метод благодаря его простоте и линейной зависимости показания при­бора от угловой скорости.

В качестве датчиков систем автоматического управления и следящих систем используются тахогенераторы постоянного и переменного тока, основанные на индукционном методе.

В устройствах с ограниченной величиной перемещения вала применяют иногда схемы электрического дифференцирования.

Определенную перспективу имеют импульсные методы, осо­бенно в связи с развитием цифровых вычислительных машин.

Центробежный, часовой, фрикционный и стробоскопический методы измерения угловой скорости вращения вала не получили развития на летательных аппаратах по тем или другим причи­нам (громоздкость, неудобства монтажа, трудность автоматиза­ции измерений, нелинейность характеристик, увеличенные погреш­ности и т. п.).

Рассмотрим более подробно магнитоиндукционные тахомет­ры и тахогенераторы.

§ 8.3. Магнитоиндукционные тахометры 1. Схемы и характеристики магнитоиндукционных тахометров

Применяются два варианта магнитоиндукционных тахомет­ров — с цилиндрическим чувствительным элементом и с дисковым (рис. 8.6).

В первом варианте (см. рис. 8.6, а) на вращающейся оси ук­реплена магнитная система, состоящая из постоянного магнита с одной, двумя или тремя парами полюсов и кольцевого экрана из мягкого железа, через который замыкается магнитный поток магнита.

В кольцевом воздушном зазоре между магнитом и экраном расположен тонкостенный токопроводящий цилиндр, укреплен­ный на отдельной оси, соосной с осью магнитной системы. Ось цилиндра несет на себе также указывающую стрелку и связана со- спиральной противодействующей пружиной.

При вращении магнитной системы с угловой скоростью а в токопроводящем цилиндре наводится электродвижущая сила е, вызывающая ток I, замыкающийся в теле цилиндра; в результате взаимодействия тока i с магнитным полем постоянного магнита создается движущий момент М_яв, стремящийся увлечь цилиндр вслед за вращающейся магнитной системой; этому препятствует пружина, развивающая противодействующий момент М_пр. В ре­зультате подвижная система (цилиндр вместе с указывающей стрелкой) поворачивается на некоторый угол , величина кото­рого определяется равновесием моментов М_пр = М_дв.

Зависимость является статической характеристикой (уравнением шкалы) прибора. Для определения этой зависимо­сти рассмотрим картину протекания индукционных токов на схе­ме на рис. 8.7, а, где изображена поверхность цилиндра, развер­нутая в виде токопроводящей ленты.

Будем считать магнитную систему неподвижной, а ленту — движущейся с линейной скоростью —, где D — диаметр ци­линдра.

Магнитный поток пронизывает ленту перпендикулярно к пло­скости чертежа; области, внутри которых действует поток, огра­ничены на схеме прямоугольниками, изображающими проекции полюсов постоянного магнита на поверхность ленты.

Выделим в ленте над поверхностью полюса, на расстоянии х от его края, узкую полоску шириной dx и толщиной , равной толщине стенки цилиндра.

При движении ленты со скоростью v в полоске будет наво­диться э. д. с.

,

где В — магнитная индукция в рабочем зазоре;

l — длина полюса постоянного магнита.

Поскольку магнитный поток над соседним полюсом имеет противоположное направление, то э. д. с, наводимая в анало­гичной полоске, расположенной на расстоянии х от края сосед­него полюса, будет такой же величины, т. е. е₂=е₁.

В итоге под действием э. д. с. е₁ и е₂ образуется короткозамкнутый элементарный виток тока

.