Преобразователь для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ -ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ШГНАЛОВ С ВРАЩАЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий магнитрпровод , состояш 1Й из двух неподвижных ферромагнитных оснований, соединённых первым и вторым полыми концентричными цилиндрами различного диаметра, вставку магнитопровода, вращающуюся на валу между неподвижными ферромагнитными основаниями, и расположенную на ней вращающуюся сигнальную обмотку, модуляционную обмотку, расположенную между первым и вторым полыми концентричными цилиндрами, а также неподвижную измерительную обмотку, причем плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала, отличающийся тем,, что, с целью повышения чувствительности,в него дополнительно введены соединяющие неподвижные ферромагнитные основания третий и четвертый полые концентричные цилиндры. разного диаметра , каждый из которых меньше, чем диаметр второго полого концентричного цилиндра, и вторая модуляционная обмотка, причем эта обмотка расположена между третьим и четвертым полыми концентричными цилиндрами, а неподвижная измерительная обмотка расположена между вторьм и третьим полыми концентричными цилиндрами. сл « Од СП 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) . (! 11

4(51)С 01 D 5 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

Ф (21) 3604857/24-21 (22) 28.03.83 (46) 23.05.85.Бюл.11 19 (72) В.Б.Малешин, В.Г.Fycea и М.П.Иванов (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.314.8 (088.8) (56) 1. Самбурский А.И., Новик В.К.

Бесконтактные измерения параметров вращающихся объектов ° M. "Машиност- роение", 1976, с.35.

2. Авторское свидетельство СССР

М- 904003, кл. С 01 Р 5/00 1982. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ .ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ВРАЩЙОЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий магнитопровод, состоящий иэ двух неподвижных ферромагнитных оснований, соединенных первым и вторым полыми концентричными цилиндрами различного диаметра, вставку магнитопровода, вращающуюся на валу между неподвижными ферромагнитными основаниями, и расположенную на ней вращающуюся сигнальную обмотку, модуляционную обмотку, расположенную между первым и вторым полыми концентричными цилиндрами, а также неподвижную измерительную обмотку, причем ппоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала, о тл и ч а ю шийся тем,.что, с целью повышения чувствительности,в него дополнительно введены соединяющие неподвижные ферромагнитные основания третий и четвертый полые концентричные цилиндры . разного диа" метра, каждый из которых меньше, чем диаметр второго полого концентричного цилиндра, и вторая модуляционная обмотка, причем зта обмотка расположена между третьим и четвертым полыми концентричными цилиндрами, а неподвижная измерительная обмотка расположена между вторым и третьим полыми концентричными цилиндрами.

11573

Изобретение относится к информационно"измерительной технике и предназначено для передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов постоянного тока с вращающихся объектов при повышенной температуре в месте расположения преобразователя.

Известно устройство для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающихся !О объектов, где в качестве передающего преобразователя используются индуктивные или емкостные токосъемники, а на

1 вращающемся объекте расположен электронный блок преобразования постоянного или медленно изменяющегося сигнала) в переменный сигнал 11).

Недостаток известпого устройства в том, что оно имеет узкий диапазон рабочих температур, сравнитель- 20 но большую погрешность преобразова. ния и низкую помехозащищенность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитомодуляционный преобразователь 25 для передачи медленно изменяющихся электрических сигналов с подвижного объекта на неподвижный, содержащий магнитопровод, состоящий из двух неподвижных ферромагнитных оснований, соединенных первым и вторым полыми концеитричньэп цилиндрами различного диаметра, вставку магнитопровода, вращающуюся на валу между неподвижными ферромагнитными основаниями, и расположенную на ней

35 вращающуюся сигнальную обмотку, модуляционную обмотку, расположенную между первым и вторым полыми кон-. центричными цилиндрами, a т-.акже неподвижную измерительную обмотку, причем плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала L2 3. основаниями, и расположенную на ней вращающуюся сигнальную обмотку, модуляционную обмотку, расположенную между первым и вторым полыми концентричными цилиндрами, а также неподвижную измерительную обмотку, причем плоскости витков всех -обмоток перпендикулярны оси вращения вала, в него дополнительно введены соединяющие неподвижные ферромагнитные основания третий и четвертый полые концентричные цилиндры pasного диаметра, каждый из которых меньше, чем диаметр второго полого концентричного цилиндра, и вторая модуляционная обмотка, причем эта обмотка расположена между третьим и четвертым полыми концентричными цилиндрами, а неподвижная . изме- . рительная обмотка расположена между вторым и третьим полыми концент« ричными цилиндрами.

На фиг. 1 приведен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - разрез

А-А на фиг.1.

Преобразователь содержит вал 1 с расположенной на нем вставкой 2 магнитопровода, на которой располо" жена вращающаяся сигнальнач об>:отка 3, подключаемая к источнику преобразуемого медленно изменяющегося сигнала .(не показан 1 магнитопровод, состоящий из двух неподвижных ферромагнитных оснований 4 и 5, соединенных четырьмя полыми концентричиыми цилиндрами: первым 6, вторым 1, третьим 8 и четвертым 9. Между пер" вым 6 и вторым 7 полыми концентричными цилиндрами расположена перйая модуляционная обмотка !0, между вторым 7 н третьим 8 - неподвижная измерительная обмотка 11, а между третьим 8 и четвертым 9 - вторая модуляционная обмотка 12.

Однако указанный преобразователь имеет недостаточно высокую чувствительность, Цель изобретения — повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий магнитопровод, состоящий из двух неподвижных ферромагнитных ос" нований, соединенных первым и вторым полыми концентричными цилиндрами различного диаметра, вставку магнитопровода, вращающуюся на валу между неподвижными ферромагнитными Толщина стенок каждого из полых концентричных цилиндров 6 — 9 должна быть в 5-6 раэ меньше толщины неподвижных ферромагнитных основа ний 4 и 5 магнитопровода. Кроме того, площади сечений каждого иэ по лых концентричных цилиндров 6 - 1 должны быть равны между собой, что обеспечивает одинаковое насыщение их магнитными потоками, создаваемыми модуляционными обмотками 10 и 12.

Воздушные зазоры в местах стыка неподвижных частей магнитонровода и между роторными и статорными частя1 1573

3 ми магнитопровода должны быть минимальными, что необходимо для получения высокой чувствительности.

В процессе работы преобразователь подключается к измерительной аппаратуре. Первая модуляционная обмотка 10 подключается к выходу генератора переменного тока модуляции, а вторая модуляционная обмотка 12 подключается через фазосдвигающее уст- III ройство, которое обеспечивает сдвиг по фазе тока в этой обмотке на четверть периода по сравнению с током в обмотке 10. Неподвижная измерительная обмотка 11 подключается к блоку 1 вторичной аппаратуры, осуществляющему фильтрацию полезного сигнала и его дальнейшее преобразование в требуемую форму. Вращающаяся сигнальная обмотка 3 подключается к источ- 2О нику преобразуемого сигнала, например .термопаре.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении вращающейся обмотки 3 к источнику преобразуемого сигнала, например к термопаре, через эту обмотку протекает медленно изменяющийся ток, создающий соответствующий магнитный поток 4< замыкающий 30 ся по магнитопроводу при другой полярности подключения обмотки 3 к источнику преобразуемого сигнала наг равление магнитного потока Ф, изменяется на противоположное ). Если ток в обмотках 1О и 12 отсутствует, то потокосцепление магнитного потока фо с нитками измерительной обмотки 11 остается постоянным и никакой ЗДС на обмотке 11 не наводится. Прн подключении модуляционных обмоток 10 и 12 к источнику тока модуляции в этих обмотках протекают токи, сдвинутые друг относительно друга на четверть периода. Значения величин этих токов 1„„ и Т„, должны быть достаточно большими, чтобы насытить материал полых концентричных цилиндров 6 — 9. Из"эа сдвига фаз между токами полые концентричные цилинд« ре насыщаются не одновременно. Например, сначала насыщаются полые концентричные цилиндры б и 7, а затем через четверть периода - полые концентричные цилиндры 8 и 9. При насы- щении материала полых концентричных цилиндров 6 - 9 их магнитные сопротивления возрастают в сотни-тысячи

53 4 раэ. Эти изменения в силу симметричности кривой намагничивания мате- риала магнитопровода преобразователя происходит с удвоенной частотой тока модуляции источника. С этой же частотой при модуляции магнитного сопротивления полых концентричных цилиндров б " 9 происходит перераспределение постоянного магнитного потока Ф, между этими цилиндрами.

В частности, при насыщении полых концентричных цилиндров б и 7 (ток в первой обмотке 10 имеет максимальное значение) практически весь магнитный поток Ф, проходит, разделившись на две равные части, по полым концентричным цилиндрам 8 и 9, не охватывая при этом неподвижной измерительной обмотки Il. Через четверть. периода насыщаются полые концентрнчные цилиндры 8 и 9 (ток модуляции во второй обмотке . 12 имеет максимальное значение) н практически весь поток Ф замыкается, разделившись на две равные части, по полым концентричным цилиндрам 6 и,7, охватывая неподвижную обмотку 11.

Поскольку потокосцепление обмотки 11- с магнитным потоком Ф, прн модуляции изменяется, то в измерительной обмотке 11 наводится ЭДС, амплитуда которой пропорциональна значению преобразуемого сигнала (или магнитного потока Ф ), Одновременно в обмотке патоками . рассеяния . наводится и напряжение первой гармоники тока модуляции, которое отделяется от полезного сигнала второй гармоники с .помощью фильтров.

Кроме того, в предложенной конструкции в спектре выходного сигнала с измерительной обмотки практически полностью отсутствует трансформаторная вторая гармоника тока модуляции. Это объясняется тем, что при сдвиге фаэ токов модуляции в обмотках 10 и 12 на четверть периода, фазовый сдвиг между трансформаторHblMB BTOpblMH рмоннка 37р н 1„" 9 наводимыми в неподвижной измерительной обмотке 11 потоками рассеяния от обмоток 10 н 12 модуляции, равен половине периода. В итоге прн симметричности магнитной цепи они полностью компенсируют друг друга. Отсутствие трансформаторной второй гармоники в спектре выходного сигна

5 1157353 ла позволяет повысить стаоильность нуля преобразователя при изменениях р температуры окружающей среды в ши- з роких пределах, так как трансфор- в маторная вторая гармоника изменяет- В ся при нагреве токосъемника, созда- к вая ложное изменение нуля выходного Щ сигнала.

Предложенный преобразователь 10 имеет более высокую чувствительность по сравнению с известным. В предложенной конструкции потокосцепление неподвижной измерительной обмотки ll с магнитным потоком Ф,, 15 изменяется от нуля при условии насыщения каждой пары полых концентичных цилиндров 6 и 7, 8 и 9) до начения М/ц Ф,, где Ф„ — число иткав измерительной обмотки 11. итоге производная изменения потоосцепления по времени, определяюая амплитуду информационного сигнала второй гармоники, в предложенном преобразователе оказывается существенно больше, что и обеспечива ет при одинаковых размерах, одинаковом числе витков обмоток и одинаковой глубине насыщения участков магнитопровода с модулируемым сопротивлением более высокую чувствительность.

1 3 5?353

Составитель А.Гришин

Техред И Иад корректор С.Черни

Редактор С.Патрушева ююююю юаа

ОЗ Подписное

Заказ 3326/38 Тирам 2

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

lI3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д.4/5 юмюююаюаевюе юююеюыю

Филиал IUIH "Патент", г..Ужгород, ул.Проектная, 4