Hidrológiai Közlöny 1970 (50. évfolyam)

5. szám - Dr. Varga Sándor: Cseppdinamikai hatások mérésére alkalmas mérőfejek tervezési szempontjai, különös tekintettel a csapadékfizikai kutatásokra és a szórófej vizsgálatokra

236 Hidrológiai Közlöny 1970. 5. sz. Dr. Varga S.: Cscppainamikai halások mérése J!L 3. ábra. Szolenoid formájú differenciáltranszformátor elvi felépítése Fig. 3. Design principle of solenoid-type differential transformer amely az elv szemléltetésére rendkívül alkalmas. Végül a kétkarú mérleg elvén működő permetnyomás mérőhöz alkalmas differenciál-transzformátorról esik néhány szó. Mindkét típushoz példaként megvalósított mérőátalakítók érzékenységét is megadjuk [Íj. 3.1. Szolenoid-formájú differenciál-transzformátoros mérőátalakító Ugyan az általános megjegyzésekhez tartozik, mégis itt említjük meg, hogy az összes differenciáltranszformátoros mérőátalakítók jelentékeny érzékenységükkel tűnnek ki. A 3. ábrán látható szolenoid-formájú átalakító lényegében három különálló tekercsből és a tekercs belsejében elmozdítható vasmagból áll. A középső tekercset valamilyen vivőfrekvenciás generátorból tápláljuk. A vivőfrekvencia nagysága megszabja az átalakítóval hibamentesen átvihető frekvenciaspektrumot is: ha az átalakítandó jelenség 0—12 kHz tartományba esik, a hibamentes átvitelhez 50 kHz-es vivőfrekvenciával kell a középső tekercset táplálnunk. Ilyen magas frekvencia esetén ferritmagot kell vasmagként alkalmazni. Miután ez az átalakító-típus a cseppütésmérő fejhez rendkívül alkalmasnak látszik, nem érdektelen itt megjegyeznünk, hogy a várható hatások alacsony frekvenciája milyen kedvezően alacsony vivőfrekvencia alkalmazását teszi lehetővé (lásd cseppütésmérő-fej méretezése), azaz néhányszor 1000 Hz hangfrekvencia többszörös túlbiztosítással teszi lehetővé a vizsgált jelenség leírását elektromos szempontból. (A mechanikai méretezést ugyanis az előző fejezetben tárgyaltuk!) A permetnyomásmérő fejnél a vivőfrekvencia értéke tetszés szerint választható (célszerű itt is 1000—3000 Hz között). Folytatva a működési elv ismertetését, a külső tekercseket kell szemügyre vennünk. Ezekben a tekercsekben a középen függőlegesen elhelyezkedő vasmag segítségével U

í illetve U,

2 feszültség indukálódik. Szimmetrikus középső vasmaghelyzet és egymással ellencsatolt szélső tekercsfeszültségek mellett a kimeneti kapcsokon zérus feszültség uralkodik. Amennyiben a mérendő mechanikai hatás a vasmagot e középső szimmetrikus helyzetéből függőleges irányban ,,Ax" értékkel kimozdítja, úgy a kimeneti kapcsokon AU feszültség jelenik meg. A rendszer érzékenysége minden előző megoldással szemben azért rendkívüli, mert a vasmagelmozdulás az egyik tekercsben keletkező feszültséget növeli, egyidejűleg a másikban csökkenti! Gyakorlati példaként megemlíthetjük, hogy egy szolenoidformájú differenciál-transzformátoros nyomásmérő 0,02 attnál akkora AU kimeneti feszültséget szolgáltatott, hogy a hozzákapcsolt mérőműszer már végkitérést mutatott. Külön előny még az is, hogy a bemeneti (Ub) és a kimeneti (AU) feszültség viszony frekvenciafüggetlen, csak a konstrukciótól függ. Gyakorlati jelentősége: a középső tekercset tápláló vivőfrekvenciának a mérés során történő esetleges megváltozása a mérést nem hamisítja meg, ugyanis: a középső tekercs bemeneti feszültsége: U

b=I

b-(o,-L

p

t (7) ahol Ti a vivőfrekvenciás tápáram, iú

t a vivőfrekvencia, L

p a középső tekercs induktivitása. A feszültség a két külső tekercsen: U

x=I

b- cot-(M+AM) (8) U^I

b-co

t-(M-AM) (9) Itt a AM az elleninduktivitás változása a vasmagelmozdulás nagyságának függvényében. A kimeneti feszültség (AU), az alábbiak szerint adódik: U= U

1—U

2= 21 b • (o

t • AM (10) Behelyettesítve most már (10)-be az (7) összefüggésből kifejezett /,, • o>

t értékét : U = 2Ub

%-~j— (11) azaz a UjUb viszony csak a konstrukciótól függ ós független a tápfeszültség frekvenciájától (a vivőfrekvenciától). Természetesen a mérőtranszformátornál alkalmazott vasmag anyaga az (11) egyenlet érvényességi határait megszabja, hiszen minden ilyen transzformátor meghatározott frekvencia- és fáziskarakterisztikával rendelkezik. 3.2. Forgó (szögeljordulásos) mérőtranszformátorok Ezt a mérő-transzformátor-típust igen kis szögelfordulások mérésére fejlesztették ki. Tekintettel arra, hogy a permetnyomásmérő fejet kétkarú mérleg-kivitelben célszerű megvalósítani, forgástengelyül c mérőtranszformátor forgórészének tengelye (rotora) szolgálhat . A szögelfordulást mérő differenciáltranszformátorok működési elve a dinamóéhoz hasonlítható: a vivőfrekvenciával táplált állórész (stator) mágneses terében elhelyezett forgórész tekercseiben keletkező U

x és U

2 részfeszültségek — a rotor meghatározott helyzetében AU=0 kimeneti feszültséget szolgáltatnak. Kis szögelfordulás hatására — a szolenoid típusú mérőtranszformátornál ismertetett elvek alapján — AU meghatározott