Толщиномер изоляции (стр. 4 из 8)
В неинвертирующем операционном усилителе сигнал можно подавать на любой из двух входных зажимов, однако только неинвертирующий вход имеет высокое синфазное входное сопротивление и малые токи смещения и шумов. Выпускаются неинвертирующие усилители для двух целей создания усилителей с прерыванием для усиления сверхмалых напряжений и варикапно-мостовых операционных усилителей для измерения напряжений, поступающих от источников с очень высоким внутренним сопротивлением. [8, стр.107-108]
1.4.3 Предполагаемые применения
Операционные усилители общего применения предназначены для использования в схемах общего назначения. В настоящее время они изготавливаются исключительно по монолитной технологии. Основные характерные особенности этих усилителей - низкая стоимость, малые размеры, широкий диапазон напряжений питания, защищенные вход и выход, малое количество или полное отсутствие дополнительных компонентов, не очень высокая частота единичного усиления и как следствие малая склонность к самовозбуждению, отсутствие "защелкивания" и достаточно хорошие характеристики в стандартном технологическом процессе изготовления монолитных схем.
Усилители, которые в некотором отношении превосходят ОУ общего применения, называются специальными. Линия, разделяющая эти две группы, перемещается - то, что было лучше вчера, сегодня является стандартным. Специальные усилители дороже, и довольно часто в выборе между точностью и быстродействием приходится идти на компромисс.
Прецизионные операционные усилители характеризуются малыми входными погрешностями. Легко добиться подавления только одного из двух возможных источников погрешности - либо напряжения, либо тока; однако обычно этого бывает достаточно.
Электрометрические операционные усилители имеют очень малые токи входного смещения и шумов и высокие входные сопротивления. В большинстве случаев это усилители с ПТ-входом. В точных схемах применяются усилители варикапно-мостовые ОУ.
В случаях когда требуются сверхмалые погрешности по напряжению1 и току, используются усилители с прерыванием или динамически подстраиваемые усилители с ПТ-входом.
Быстродействующие операционные усилители служат для обработки или генерации быстро изменяющихся аналоговых сигналов. Наличие двух классов применения с различными теоретическими требованиями привело к разделению быстродействующих усилителей на широкополосные усилители и усилители с быстрым установлением.
Широкополосные операционные усилители предназначены для обработки быстро изменяющихся непрерывных сигналов (широкополосные усилители напряжения и тока, активные фильтры, генераторы). Мерой их качества служит величина векторной или амплитудной погрешности, а также величина нелинейных искажений в определенной полосе частот. Они отличаются высокими значениями частоты единичного усиления и частоты усиления на полной мощности. В этих усилителях часто используется частотная коррекция. [8, стр.109-111]
Таким образом, исходя из всего выше сказанного выбираем ОУ с монолитным техническим исполнением, с входом на биполярных транзисторах, инвертирующей схемой включения, с внутренней частотной коррекцией и балансировкой нуля, общего применения, в связи с их широким распространением, как наиболее недорогие, малые в размерах и удовлетворяющими нас параметрами.
В качестве операционного усилителя выходного напряжения с ВТП выберем усилитель КР140УД7 с внутренней коррекцией амлитудно-частотной характеристики, защитой входа и выхода от короткого замыкания и установкой нуля. Со следующими характеристиками: входной ток 0,4 мкА, максимальное входное напряжение 3 В, частота единичного усиления 0,8 МГц, коэффициент усиления напряжения
, выходное напряжение 11,5 В. [9, стр.337-339]2. Расчетная часть
2.1 Расчет ВТП
Большинство формул взяты из [10] на исключения приведены ссылки.
Рассчитаем радиус возбуждающей катушки. По техническому заданию диметр зоны контроля 20 мм
, (2.1)
где
- диаметр зоны контроля, 
- диаметр возбуждающей катушки. Подставляя значения в (2.1) получим 
мм.
где rкат - толщина катушки, Lкат - длина катушки, Dкат - диаметр катушки, D- диаметр трубы, h- зазор, T- толщина покрытия, T = (1. .2) мм, d- толщина стенки трубы, d = 1 мм, t- толщина протектора.
Каркасы катушек изготавливают из изоляционных материалов (капролон, гетинакс, оргстекло, эбонит и др.) путем токарной обработки. Диаметр проводов обмоток возбуждения от 0.01 до 0.3 мм. [10]
Из этого условия выберем диаметр провода возбуждающей катушки dпр равным 0,2 мм.
Количество витков в одном слое возбуждающей обмотки определяется по формуле
, (2.2)где Lкат - длина катушки, dпр - диаметр провода обмотки.
Находим высоту возбуждающей катушки
мм. (2.3)
В нашем случае толщину катушкиr можно выбрать равной длине, то есть
мм. (2.4)
Подставляя (2.3) в (2.2) находим количество витков в одном слое возбуждающей катушке
витков.
Исходя из (2.4) находим число слоев в катушке
слоев. (2.5)Получаем катушку из пяти слоев, в каждом слое пять витков, т.е. всего витков в возбуждающей обмотке:
витков. (2.6)
Находим длину и площадь провода соответственно по формулам
мм, (2.7) 
мм2. (2.8)Исходя из полученных геометрических параметров катушки выбираем толщину протектора равной t2 = 0,5 мм.
Подставляя полученные значения найдем значение обобщенного зазора по формуле
. (2.9)Получаем h = (2. .3) мм.
Рассчитаем относительные значения зазоров по формуле:
. (2.10)Получаем h = (0.4, 0.5, 0.6).
При контроле зазора параметр
выбирается >20, то есть выбирают высокую рабочую частоту.Значение обобщенного параметра контроля 
.
Рабочую частоту fраб рассчитаем из формулы для нахождения обобщенного параметра контроля
, (2.11)где b - обобщенный параметр,
Rкат - радиус возбуждающей катушки, м,
ω - круговая частота, рад/с,
μа = μμ0,m - относительная магнитная проницаемость, m =1;
m0 -магнитная постоянная, μ0 = 4p∙10-7 Гн/м.
кГц, тогда
кГц.В тоже время при 
граничная частота равна
Гц.В зависимости от заданного диапазона температуры Т = 0. .40 ºС определим диапазон изменения УЭП. Изменение температуры ΔТ = ±20 ºС.
ε = ΔТ·σ = 20·0,428% = 8,56%,
где α - температурный коэффициент удельного сопротивления, для меди он равен α = 4,28·10-31/ ºС.
Δσ = σ·ε = 58·0,856 = 4,9648 МСм/м.
Получили диапазон изменения
УЭП σ±Δσ = (58±5) МСм/м, т.е.
при Т = 0 ºС σ = 63·106См/м,
при Т = 20 ºС σ = 58·106См/м,
при Т = 40 ºС σ = 53·106См/м.
Ток, протекающий по возбуждающей катушке Imax, А, вычислим по формуле
I0 = jSпр, (2.12)
где j- плотность тока в медном проводнике, для многослойной катушки плотность тока j= (3. .4)
, берем j = 4А/ 
; Sпр - площадь поперечного сечения провода.I0 = 
А.
Напряженность магнитного поля внутри возбуждающей катушки
: 
, (2.13)