Allgemeine Bemerkungen. Parametrische Wandler steuern, wie in Abschnitt 1 erwähnt, die Parameter des Energieflusses, der von einer externen Quelle kommt, und können in einem von zwei Modi arbeiten. Im ersten Fall ist der Wandler ein Konstantstrom- oder Spannungsregler.
Die Messinformation wird durch das Gesetz der Pegeländerungen einer elektrischen Größe getragen. Obwohl ein solcher Wandler im Prinzip ein nichtlineares System sein sollte, kann unter bestimmten Bedingungen davon ausgegangen werden, dass sein Ausgangssignal linear mit dem Eingangssignal zusammenhängt, und es lässt sich sogar eine Analogie zu Generator-MECs verfolgen. Beispielsweise im einfachsten Fall einen Konverter aufweisend elektrische Impedanz ist in Reihe mit der Last geschaltet und wird von einer Quelle mit einem Innenwiderstand gespeist. Der äußere Einfluss verändert die Impedanz des Wandlers, wodurch sich der Strom im Stromkreis um den Wert ändert
Die Nichtlinearität der Transformation führt das Produkt Aber bei ein
Wenn die Impedanz linear mit dem Eingangswert des MET zusammenhängt (normalerweise ist dies die Verschiebung, d. h., dann können Sie schreiben
Wenn im Wandler eine elektrische Kraft wirkt und es nicht darauf ankommt, dann nimmt die Kraftgleichgewichtsgleichung die Form an
Die letzten beiden Gleichungen ähneln dem Gleichungssystem (1) und (2). Wenn dann ein solcher Konverter einem Generator MET entspricht, kann er als quasi-konvertierbar bezeichnet werden. Es gelten weiterhin die allgemeinen Ausführungen des Abschnitts 2 Gleichstrom, kann nur unter der Bedingung quasi-reversibel sein, dass die Energie der Stromquelle hauptsächlich für die Erzeugung elektrischer oder elektrischer Energie aufgewendet wird Magnetfeld im Konverter. Wenn die Spannung klein ist, gibt es keine Ponderomotoriksignale. Aufgrund der unterschiedlichen spektralen Zusammensetzung der Eingangs- und Ausgangsgrößen wird nahezu das gleiche Ergebnis erzielt (der Wandler führt als Modulator die Spektrumübertragung durch). , siehe Kapitel 10).
Das Ausgangssignal des Wandlers kann Strom (an) oder Spannung an der Last (im umgekehrten Fall) sein.
Zusätzlich zum Stromreglermodus kann ein parametrischer MEC im Erregermodus arbeiten, indem er Teil der Frequenzeinstellungsschaltung eines selbsterregten Generators ist. Die Messgröße moduliert die Frequenz der erzeugten Spannung. Die Frequenzänderung kann direkt als Ausgangssignal verwendet oder in eine andere Form (diskret oder analog) umgewandelt werden. In diesem Modus ist der Konverter immer irreversibel.
Reis. 10. Kapazitiver Wandler: o – mit variabler Lücke (Fläche); 6 - mit variabler Durchlässigkeit; im - Differential
Das Ausgangssignal eines parametrischen MET, das mit Wechselstrom betrieben wird, muss einer Erkennung (Demodulation) unterzogen werden, die normalerweise in Geräten zur Verstärkung und Umwandlung durchgeführt wird. Da dieses Signal vor dem Hintergrund eines anderen, nicht tragenden Signals wirkt nützliche Informationen, aber stärker aufgrund der Tatsache, dass seine Isolierung durch Differenz- oder Brückenschaltungen erfolgt.
Kapazitiver Wandler. Das Funktionsprinzip dieses Wandlers basiert auf der Abhängigkeit der Kapazität zwischen den Leitern von ihrer relativen Position, Größe und Eigenschaften des Mediums zwischen ihnen. Im einfachsten Fall eines Flachkondensators ist dessen Kapazität
wo ist die Fläche der Elektroden; 6 - Lücke zwischen ihnen; effektive (d. h. unter Berücksichtigung der Heterogenität der Eigenschaften) Dielektrizitätskonstante des Zwischenelektrodenraums. Möglich Schaltpläne kapazitiver Wandler sind in Abb. dargestellt. 10. Es gibt zwei Arten von Abhängigkeiten der Kapazität von der Verschiebung x einer der Elektroden:
Die erste davon entspricht einer Änderung der Fläche bzw. effektiven Durchlässigkeit, die zweite einer Änderung des Spalts.
Für den ersten Typ
und zum zweiten
Somit kann Gleichung (30) wie folgt geschrieben werden:
wo oder für Typ 1 bzw. 2.
Der Ausdruck für hängt maßgeblich von der elektrischen Betriebsart des Wandlers ab. Aufgrund der Komplexität der Analyse in Gesamtansicht Beschränken wir uns auf zwei Extremfälle bei Stromversorgung über eine Konstantspannungsquelle.
1 Änderungen der Kapazität erfolgen so langsam, dass es der Stromquelle gelingt, die Kapazität fast ohne Verzögerung aufzuladen und dabei die gleiche Spannung aufrechtzuerhalten, als ob keine anderen Kapazitäten in Reihe mit dem Wandler geschaltet wären. Dann hat (32) die folgende Form:
Andererseits und da es gleich oder ist –
Da die Ladung auf der Kapazität liegt
wo ist der variable Teil der Ladung, dann können wir für Typ 2 schreiben:
2. Änderungen der Kapazität erfolgen so schnell, dass die Ladung keine Zeit hat, sich wesentlich zu ändern und auf dem ursprünglichen Wert zu bleiben. Daher ändert sich die Spannung an der Kapazität entsprechend dem Gesetz. Wenn sich die Ladung nicht ändert, dann Der durch die Kapazität fließende Strom ist Null und eine Stromquelle wird im Wesentlichen nur für die anfängliche Aufladung der Kapazität benötigt (ohne Berücksichtigung des Leckstroms). Es fließt jedoch ein kleiner Strom durch die Last, der durch die Arbeit einer äußeren Kraft unterstützt wird. Zur Abhängigkeit der ersten Kapazitätsart von der Verschiebung (siehe Seite 197).
das heißt, zusätzlich zur konstanten Kraft gibt es eine zusätzliche elektrische Elastizität. Für die zweite Art von Abhängigkeit
Gleichung (32) wird wie folgt geschrieben
erklärt sich der zweite Term dadurch, dass am Anfang (bei) die Impedanz kapazitiv ist? und nicht die Last bestimmt die Art des Anfangsstroms.
Die Wandlergleichungen in allen Modi und ihre Lösungen sind in der Tabelle zusammengefasst. 2.
2. Gleichungen eines kapazitiven Wandlers
(siehe Scan)
Von den in der Tabelle angegebenen. 2 Ausdrücke machen deutlich, dass der Ausgangsstrom in allen Fällen direkt oder indirekt davon abhängt. Beim Betrieb im Konstantspannungsmodus und mit elastischer Natur ist der Wandler ein Differenzierer. Im Konstantlademodus hängt das Ausgangssignal von der Art der Last ab, insbesondere ist bei aktiver Last der Strom proportional zur Kraft. In jedem Fall ist es jedoch unmöglich, konstante Kräfte oder Verschiebungen anhand der Tabelle zu messen. In 2 ist zu erkennen, dass der Wandler in einem der Modi quasi-reversibel ist.
Wenn der Wandler von einer Wechselspannungsquelle gespeist wird, fließt Strom durch ihn, auch wenn sich die Kapazität nicht ändert, und der Strom kann unter jedem Gesetz seiner Änderung als Maß für die Kapazität dienen. Für die Berechnung sollten Sie Gleichung (32) verwenden und dabei berücksichtigen, was die Funktion ist. Wenn beispielsweise eine Spannung mit Sinusfrequenz betrieben wird, gelten die Formeln in der Tabelle. 2 können Sie die Amplitude des Ausgangsstroms bestimmen, wenn Sie anstelle des Ausdrucks, bevor Sie sein Modul bei der als Trägerfrequenz bezeichneten Frequenz nehmen, deutlich mehr wählen höchste Frequenz Im Spektrum kann der Wandler je nach Verhältnis in zwei extremen Modi arbeiten: Kurzschluss und Leerlauf. Im ersten Modus gilt die Gleichung
und im zweiten
Die Ausdrücke für sind in zwei Teile geteilt, und der erste hängt nicht von der Zeit ab, und der zweite pulsiert mit einer Frequenz, die fast immer vernachlässigt werden kann (siehe unten), der Wandler gilt als irreversibel
Die Berechnung zeigt, wann die richtige Wahl treffen In jedem Modus kann die Amplitude des Ausgangssignals des Wandlers proportional zur wirkenden Kraft sein. Zum Beispiel für den Leerlaufmodus und das variable Spiel
Daher ist es notwendig, so zu wählen, dass der Nenner konstant ist. Aufgrund der elastischen Natur der Impedanz entspricht dies einer aktiven Last: Zur Messung werden üblicherweise Brückenschaltungen verwendet.
Die größte spezifische Anziehungskraft der Elektroden des Konverters wird durch die Durchschlagsfeldstärke bestimmt und beträgt für Luft . Wenn die wirkende Kraft in allen Modi deutlich größer ist als die Kraft der elektrischen Wechselwirkung, schränkt die Verwendung des Konverters nur bei diesem Modus den möglichen Änderungsbereich des Eingangswerts ein. Eine Erhöhung führt zu einem schnellen Anstieg der Nichtlinearität der Transformation, die durch Verwendung reduziert werden kann verschiedene Methoden Linearisierung. Eine davon ist der Einsatz von Differenzwandlern (Abb. 10, c), bei denen sich die Kapazitäten gleichzeitig in verschiedene Richtungen ändern. In diesem Fall wird neben der Linearisierung und Erhöhung der Empfindlichkeit auch eine gute Kompensation des Einflusses äußerer Bedingungen erreicht. Die Linearität nimmt erheblich zu, wenn der Ausgang ein zum Wechselstrom umgekehrter Parameter ist, beispielsweise eine Kapazitätsänderung. Seine lineare Verbindung mit x bleibt bestehen, bis die Elektroden des Wandlers geschlossen werden. Durch die Umwandlung des Ausgangssignals in einer zusätzlichen mikroprozessorbasierten Einheit kann eine direkte Linearisierung erreicht werden, die mittlerweile auch bei energieautarken Geräten durchaus möglich ist.
Wenn die Kapazität in den Antriebskreis des Wechselspannungsgenerators einbezogen wird, ist es möglich, nicht Ströme oder Spannungen, sondern Zeitparameter – Frequenz oder Dauer – zu messen. Bei einem klassischen Generator mit Induktivität ist die Schwingungsperiode proportional und bei einem ohmsch-kapazitiven Generator hängt sie linear von C ab. Diese Methode bietet große Flexibilität, da Sie immer die optimale Art des Ausgangssignals wählen können. Wenn beispielsweise ein Wandler mit variabler Lücke in den Stromkreis eines ohmsch-kapazitiven Generators geschaltet wird, ändert sich die Schwingfrequenz
Die Frequenzänderung ist proportional zu x und es empfiehlt sich, diese als Ausgangssignal zu verwenden. Wenn der Wandler eine variable Fläche hat, dann ist die Schwingungsdauer linear von der Bewegung abhängig
Daher ist in beiden Fällen ein Betrieb ohne obige Einschränkung mit hoher Überlastfestigkeit möglich. Wenn der Konverter eingeschaltet ist Schwingkreis diese Eigenschaften gehen weitgehend verloren, es wird jedoch eine deutlich höhere Stabilität der Generatorparameter erreicht. Daher wird letzteres Verfahren häufig in hochempfindlichen und stabilen Messsystemen eingesetzt. Der Frequenzausgangsumrichter ist in jedem Fall irreversibel.
Die Empfindlichkeit eines kapazitiven Wandlers wird durch seine geometrischen Verhältnisse, die Versorgungsspannung und die Stabilität der Strukturelemente bestimmt. Die höchste Empfindlichkeit wird mit einem variablen Abstand erreicht, gleichzeitig sinkt jedoch die obere Messgrenze. Daher sind die Anwendungen von Konvertern mit variabler Fläche und variablem Spalt unterschiedlich. Wandler mit variabler Permeabilität werden in der mechanischen Messtechnik selten eingesetzt, obwohl es kristalline Substanzen gibt, bei denen die Permeabilität stark von der mechanischen Belastung abhängt. Solche Dielektrika können in Kraft- und Druckwandlern wirksam sein.
Kapazitive Aufnehmer werden bei der Messung von Kräften und darauf reduzierten Größen sowie von insbesondere kleinen und kleinsten Verschiebungen eingesetzt.
Induktiver Wandler. Die Wirkung induktiver MECs basiert auf der Nutzung der Abhängigkeit der Induktivität eines stromführenden Stromkreises oder der gegenseitigen Induktivität zweier verbundener Stromkreise von ihrer Größe, Form, relativen Position und magnetischen Permeabilität der Umgebung, in der sie sich befinden. Insbesondere hängt die Induktivität einer Spule mit einem Magnetkern mit Spalt von der Länge des Spalts ab (Abb. I).
Nehmen wir an, dass der Ringspalt, durch den die außerhalb der Spule verlaufenden Stromleitungen geschlossen werden, so klein ist, dass er vernachlässigt werden kann. Wird durch die absolute magnetische Permeabilität des Kerns angegeben; I ist die durchschnittliche Länge der Stromleitung im Kern; die Induktivität einer Spule ohne Kern, dann die in Abb. 11 Spulen, wobei die effektive magnetische Permeabilität unter Berücksichtigung des Spalts ist;
Diese Formel ist wahr, wenn zusätzlich zu diesem dann
Auf diese Weise,
Wo ist die Induktivität?
Reis. 11. Induktiver Wandler: 1 - fester Kern; 2 - Spule; 3 - beweglicher Kern
Magnetfeldenergie in einer Spule
Wo ist der Strom? Wenn wir uns auf Begriffe der 2. Ordnung der Kleinheit beschränken und das dann berücksichtigen
Wenn wir diese Größen in (30), (31) einsetzen und berücksichtigen, dass wir die Konvertergleichungen erhalten
Aus diesen Gleichungen geht klar hervor, dass der Wandler mit einem Koeffizienten (aber nicht) gleich quasi-reversibel ist
Ausgangsstrom
Wie üblich differenziert der Wandler im Vorresonanzbereich und hinter der Resonanz skaliert er. Die Versorgung eines induktiven Wandlers mit einer konstanten Spannung wird nicht praktiziert, da er im Gegensatz zu einem kapazitiven Wandler Energie verbraucht, die an seinem aktiven Widerstand verschwendet wird. Bei Betrieb mit Wechselspannung sinkt der Energieverbrauch und steigt
Mögliche Messung konstanter Größen. Die Ausgangsparameter werden auf die gleiche Weise berechnet wie bei einem kapazitiven Wandler. Die Schlussfolgerungen über die Möglichkeit des Einsatzes von Zeit- oder Frequenzmess- und Linearisierungsverfahren behalten ihre Gültigkeit.
Konverter haben viele Designvarianten. Neben Konvertern mit variabler Spaltlänge, die sich durch größte Empfindlichkeit gegenüber Kernbewegungen auszeichnen, sind auch Konverter mit variabler Spaltfläche bekannt; mit offenem Magnetkreis (ohne festen Kern); mit variabler Gegeninduktivität usw. Ihre Empfindlichkeit reicht aus, um Verschiebungen bis zu messen
Mit induktiven Aufnehmern werden Verschiebungen gemessen und die in sie umgewandelten Kräfte und Drücke gemessen.
Magnetoelastischer Wandler unterscheidet sich von induktiv durch den Mechanismus der Änderung der Induktivität. Sie erfolgt durch direkte Krafteinwirkung auf den ferromagnetischen Kern (Abb. 12). Es ist bekannt, dass die Permeabilität eines Ferromagneten von den mechanischen Spannungen im Material abhängt. Wenn in Abwesenheit von Spannung die Permeabilität gleich ist, ändert sich die Permeabilität durch die Erzeugung einer Spannung a Änderungen können akzeptiert werden. Dann ist die Induktivität der Spule wo. Denn für den abgebildeten Konverter ist wo der Elastizitätsmodul des Kernmaterials, sein oberes Ende der Bewegung und die Höhe
Reis. 12. Magnetoelastischer Wandler: 1 - Kern; 2 - Spule
Wenn wir diesen Wert in (30) einsetzen, erhalten wir die Gleichung für den Ausgangsstrom des Wandlers. Der magnetoelastische Wandler wird immer mit Wechselspannung versorgt, weshalb er praktisch irreversibel ist. Das Ausgangssignal wird mithilfe einer Formel ähnlich der von (35) ermittelt. Da die Koeffizientenwerte mehrere Hundert erreichen können, reagiert der Wandler empfindlich auf niedrige Spannungen. Allerdings begrenzen Rauschen im Ferromagneten und Hysteresephänomene die minimal messbaren Spannungen auf einen Wert in der Größenordnung von
Ein natürliches Einsatzgebiet eines magnetoelastischen Wandlers ist die Messung von Kräften und Drücken. Allerdings wird es seltener als die induktive Messung verwendet, hauptsächlich zur Messung sich langsam ändernder Größen gleichen Vorzeichens.
Widerstandswandler. Die Wirkung von Widerstands-MECs basiert auf der Nutzung der Abhängigkeit der in der Formel für den elektrischen Widerstand enthaltenen Größen – der Länge des Leiters, seines Querschnitts und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Materials y – von mechanischen Einflüssen. Im einfachsten Fall ist ein Widerstands-MET ein gerader oder spiralförmig gewickelter Draht mit variabler aktiver Länge, die durch die Position des Schleifkontakts bestimmt wird (Abb. 13). Ein solcher Wandler wird Rheostat genannt. Der abgebildete Wandler mit Spiralwicklung ist nicht analog, sondern diskret mit einem Schritt, der dem Abstand zwischen den Windungen entspricht. Wenn sich der Kontakt um x bewegt, ist die relative Widerstandsänderung gleich, wobei I die Wicklungslänge ist. Daher kann es von Einheit zu Einheit variieren, aber in der Regel Startposition Der Kontakt wird in der Mitte der Wicklung ausgewählt. Ein weiteres Beispiel ist ein Dehnungsmessstreifen – ein stromleitendes Element, das einer Verformung unterliegt, oft einachsig (Abb. 14). In diesem Fall ändern sich alle Größen, von denen der Widerstand abhängt.
Um die Eigenschaften des Dehnungsmessstreifenmaterials zu beurteilen, wird ein Deheingeführt, der der Berechnung der Änderungen der Drahtabmessungen während der Verformung entspricht
gibt den Wert an, bei dem die Poissonzahl gleich ist. Da sich aber darüber hinaus die Dichte des Materials und damit die Konzentration der Ladungsträger ändert und das Kristallgitter deformiert wird, fällt sie bei Metallen deutlich größer aus. In Halbleitern, in denen es zwei Arten von Ladungsträgern gibt und mechanische Spannungen die Struktur der Energiebänder und die Beweglichkeit der Ladungsträger verändern, ist der Spanum eine Größenordnung höher, hängt jedoch von der Art der Leitfähigkeit, ihrem Wert und der Ausrichtung ab die Widerstandsachse relativ zu den kristallographischen Achsen des Materials.
Reis. 13. Rheostat-Wandler
Reis. 14. Widerstandsdehnungswandler
Bei Widerstandswandlern kann der Einfluss der elektrischen Seite auf die mechanische Seite völlig vernachlässigt werden und beide können als unabhängig betrachtet werden. Die mechanische Impedanz des Dehnungsmessstreifens ist relativ klein und elastisch; In einem rheostatischen Wandler ist der Gleitkontakt ein nichtlineares Element (z. B. Reibung ohne Schmierung). Die Empfindlichkeit von Widerstandswandlern beider Typen, beispielsweise für Strom, wird durch die Formeln bestimmt
Dabei ist der Umrechnungskoeffizient der Objektverformung in die Verformung des Dehnungsmessstreifens. Die Dehnungsübertragung erfolgt entweder über die gesamte Länge des Dehnungsmessstreifens oder an einzelnen Punkten. Die Bauformen von Dehnungsmessstreifen-MEPs sind vielfältig. Sie werden in verschiedenen Formen aus Draht, Folie, Spritzfolie oder einem Stück Einkristall hergestellt.
Die Empfindlichkeit von Dehnmessstreifen-MEPs ermöglicht die Messung dynamischer Verformungen bis zu
Rheostatische Wandler werden zur Messung relativ großer relativer Verschiebungen verwendet, tensorresistive Wandler dienen zur Messung von Verformungen und den in sie umgewandelten Größen: Kräfte, Drücke, Momente.
Konverter mit variablen Eigenschaften. Eine besondere Art parametrischer MECs sind Wandler mit einer nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie, die sich unter mechanischer Einwirkung auf den Wandler ändert. Ein typisches Beispiel ist ein mechatronischer Wandler – ein elektrisches Vakuumgerät mit einer beweglichen Elektrode. In Abb. Abbildung 15 zeigt schematisch ein Diodenmechatron mit beweglicher Anode. Bei einer Bewegung der Anode relativ zur Kathode, die unter Krafteinwirkung auf die elastische Membran der Diode erfolgt, ändert sich die Abhängigkeit des Anodenstroms von der Spannung zwischen den Elektroden. Dies ist aus der Formel für den Anodenstrom ersichtlich
wobei B ein Koeffizient ist, der vom Material und der Temperatur der Kathode und der Fläche der Elektroden abhängt; Anodenspannung. Die Änderung ist in Abb. dargestellt. 16, in dessen rechtem Quadranten eine Merkmalsschar bei unterschiedlichen Elektrodenabständen dargestellt ist, ist die Darstellung von Abhängigkeiten in Form von Diagrammen oft die einzig mögliche Option, wenn keine analytischen Ausdrücke mit ausreichender Genauigkeit vorliegen. Da in der Diodenschaltung ein Lastwiderstand enthalten ist, ist eine Gleichheit erfüllt, wodurch sich der Strom entsprechend der dynamischen Kennlinie ändert, deren Aufbau im linken Quadranten von Abb. dargestellt ist. 16. Trotz der ausgeprägten Nichtlinearität der anfänglichen Strom-Spannungs-Kennlinie ist die dynamische Kennlinie nahezu gerade.
Reis. 15. Mechatronischer Diodenwandler: 1 - Membran, 2 - bewegliches Jod
Reis. 16. Schema zur Konstruktion der dynamischen Eigenschaften des Wandlers
Zählt man die Verschiebung der Anode x vom Anfangsabstand 60 und bezeichnet sie, so kann man die Gleichungen des Konverters aufschreiben:
Somit sind beide Gleichungen unabhängig. Ausgangsstrom des Konverters
Die mechanische Impedanz des Mechatrons ist erheblich. Im Vorresonanzbereich, der normalerweise für diesen MET-Typ funktioniert, wird der Wandler groß dimensioniert sein.
Das Diodenmechatron ist der einfachste Konverter mit beweglichen Elektroden. Es wurden Designs mit zwei Anoden und einem Differenzschaltkreis entwickelt, die sowohl in Dioden- als auch in Triodenschaltungen ausgeführt sind und eine Empfindlichkeit von bis zu mehreren hundert Mikroampere pro Mikrometer aufweisen. Aufgrund ihrer hohen Steifigkeit eignen sich Mechanotrons besser zur Messung von Kräften und Drücken.
Neben Vakuumwandlern sind auch Festkörperwandler bekannt – Halbleiterdioden und Trioden (Transistoren), bei denen es sich um eine Funktion der mechanischen Belastung handelt, die auf den aktiven Bereich des Kristalls ausgeübt wird: – Übergang, Kanal. Für diese Zwecke können nahezu alle bekannten Arten von Halbleiterbauelementen verwendet werden. Der Effekt wird hier dadurch erreicht, dass sich bei einer Änderung der Größe des aktiven Bereichs die Konzentration und Beweglichkeit der Ladungsträger ändern, und zwar Feldeffekttransistor Bei einem isolierten Gate tritt auch in der Isolierschicht eine piezoelektrische Polarisation auf. Halbleiter-METs dieser Art haben eine deutlich geringere mechanische Impedanz als ein Mechatron und können aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit kleine Kräfte messen; Jedoch
Stabilität ist nicht gut genug. Sie haben sich noch nicht weit verbreitet.
Resonatorkonverter. Bei Konvertern dieser Art handelt es sich um Generatoren mit elektromechanischer Rückkopplung über ein frequenzselektives Element, deren Parameter von der darauf erzeugten Wirkung abhängen (Abb. 17). Generator mit einem piezoelektrischen Resonator im Stromkreis Rückmeldung wird mit einer Frequenz angeregt, die der Ausbreitungsgeschwindigkeit der verwendeten Schallwellen entspricht; ganze Zahl; I ist die Wellenweglänge im Resonator. Wirkt eine Kraft auf den Resonator, ändern sich dessen Abmessungen und mechanische Eigenschaften und damit auch die Erzeugungsfrequenz in erster Näherung proportional zur Kraft. Somit handelt es sich bei dem Wandler um einen zwangsgesteuerten Generator mit Frequenzmodulation und ähnelt kapazitiven oder induktiven METs mit Frequenzausgang, letztere nutzen jedoch eher elektrische als mechanische Resonanz. Aber
wo ist die Masse des Resonators; Dicke; Schubmodul in Richtung
Die Stabilität wird durch die Stabilität der Kombination aus geometrischen und elastischen Parametern in Klammern bestimmt. Bedeutung Gleichzeitig werden im Resonator erzeugte Energielecks eliminiert, was durch eine rationelle Wahl der Art der angeregten Wellen, des Designs des Resonators und der Verbindungselemente erreicht wird.
Es ist unangemessen, Resonator-MEPs durch ein Gleichungssystem (1) und (2) zu beschreiben, da sie einen Frequenzausgang haben und der umgekehrte Einfluss der elektrischen Seite auf die mechanische Seite durch schwache Effekte zweiter Ordnung der Kleinheit bestimmt wird und kann vernachlässigt werden.
Am gebräuchlichsten sind Resonator-MEPs eines anderen Typs – die sogenannten Schwingfrequenz-(String-)MEPs. Ihre Wirkung beruht auf der Ausnutzung der Tatsache, dass die Eigenfrequenz einer mit Kraft gedehnten Saite proportional zur Frequenzabweichung ist
Der Anfangswert ist proportional zu Allerdings haben Festkörperresonatoren gute Aussichten, da sie eine Reihe von Vorteilen haben, insbesondere hinsichtlich der Geschwindigkeit. Ihre Empfindlichkeit ermöglicht die Messung von Kräften, die Spannungen in der Größenordnung verursachen. Es sind auch Wandler mit rein elektrischen Resonatoren vom Klystron-Typ bekannt, die jedoch aufgrund erheblicher betrieblicher Unannehmlichkeiten nicht über die Laborforschung hinausgingen. Resonator-METs werden zur Messung von Kräften und Größen verwendet, die auf sie reduziert werden können.
Reis. 18. Wirbelstromwandler
Wirbelstromwandler. Die Wirkungsweise von Wirbelstromwandlern (oder Wirbelstromwandlern) basiert auf der Nutzung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion. Befindet sich im Magnetfeld des Stroms ein leitender Körper, so werden bei einer Feldänderung darin kurzgeschlossene (Wirbel-)Ströme angeregt, die dem Feld Energie entziehen)
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