Преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью уменьшение габаритных размеров трансформаторного преобразователя линейных перемещений при измерении размаха механических колебаний за счет формирования его характеристики преобразования с заданной длиной зоны нечувствительности . Преобразователь содержит размещенные в экранирующем корпусе 1 обмотки 4 и 5 возбуждения и измерительные обмотки 6 и 7, во внутренней полости которых установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения электропроводный сердечник 8 с двумя выточками 9 и 10, имеющими одинаковую ширину и удаленными одна от другой на расстояние, превышающее их ширину на величину, соответствующую примерно двойной амплитуде контролируемых механических колебаний, В результате при перемещении сердечника 8 происходит изменение его экранирующего действия на магнитные поля обмоток преобразователя, когда в зонах расположения этих обмоток оказываются его участки меньшего диаметра, образованные выточками 9 и 10. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 670796 (21) 4136148/25-28 (22) 20. 10.86 (46) 15.04.88. Бюл. М 14 (71) Омский политехнический институт (72) Е.М. Кузнецов, Ю.З. Ковалев и P.Н. Хамитов (53) 621..317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 670796, кл. G 01 В 7/10, 1977. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью уменьшение габаритных размеров трансформаторного преобразователя линейных перемещений при измерении размаха механических колебаний за счет формирования его характеристики преобразования с заданной длиной зоны не„„SU„„1388701 А 2 (51) 4 С 01 В 7/00 С 01 Н 11/02 чувствительности. Преобразователь содержит размещенные в экранирующем корпусе 1 обмотки 4 и 5 возбуждения и измерительные обмотки 6 и 7, во внутренней полости которых установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения электропроводный сердечник 8 с двумя выточками 9 и 10, имеющими одинаковую ширину и удаленными одна от другой на расстояние, превышающее их ширину на величину, соответствующую примерно двойной амплитуде контролируемых механических колебаний. В результате при перемещении сердечника 8 происходит Изменение его экранирующего действия на магнитные поля обмоток ® преобразователя, когда в зонах распо- фу ложения этих обмоток оказываются его участки меньшего диаметра, образован- С ные выточками 9 и 10. 4 ил. 1388701

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматики для контроля и измерения размаха меха5 нических колебаний рабочих органов различных объектов.

Цель изобретения — уменьшение габаритных размеров при измерении размаха механических колебаний за счет сосредоточения электромагнитного поля обмоток возбуждения в узкой зоне экранированной полости корпуса преобразователя и формирования выходной характеристики с заданной длиной эо- 15 ны нечувствительности.

На фиг. 1 изображен преобразователь линейных перемещений, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг1; на фиг. 3 — блок-схема преобразова- 20 теля линейных перемещений; на фиг. 4— выходная характеристика преобразователя линейных перемещений, представляющая зависимость величины его выходного сигнала от величины смещения 25 сердечника относительно начального положения.

Преобразователь линейных перемещений содержит цилиндрический корпус 1 с кольцевыми выточками 2 и 3. 30

Корпус 1 выполнен из электропроводящего немагнитного материала (например, дюралюминия или латуни). В выточках 2 и 3 корпуса размещены включенные последовательно встречно обмотки 4 и 5 возбуждения и включенные последовательно согласно измерительные обмотки 6 и 7. В осевом отверстии корпуса 1 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения электропроводный неферромагнитный сердечник 8, на цилиндрической поверхности которого выполнены две идентичные по размерам кольцевые выточки 9 и 10, удаленные одна от другой на расстояние, превышающее их ширину. Ширина выточек 9 и 10 равна расстоянию 1 между серединами выточек 2 и 3 корпуса 1, а следовательно, и между серединами обмоток 4 и 5 возбуждения или измерительных обмоток 6 и 7. Расстояние между серединами выточек 9 и сердечника 8 равно сумме контролируемого размаха механических колебаний объекта контроля (не показан) и удвоенной ширине выточки 9 (или 10) сердечника 8.

Корпус 1 размещен в электропроводящем неферромагнитном: кожухе 11. В кольцевых выточках 2 и 3 корпуса имеются сквозные пазы 12 прямоугольной формы. Обмотки 4 и 5 возбуждения подключены к высокочастотному генератору 13. В качестве сердечника 8 может быть использована непосредственно деталь рабочего органа контролируемого объекта (например, шток, изготовленный из нержавеющей стали).

Для обеспечения необходимой механической прочности диаметр сердечника 8 в области выточек 9 и 10 не должен быть менее 80-90Х от диаметра сердечника 8 в его средней части. В том случае, если монтаж преобразователя в корпусе объекта невозможен, то сердечник 8 жестко связывается с подвижным органом объекта. В исходном положении сердечника 8 его кольцевые выточки 9 и 10 располагаются симметрично относительно обмоток 4 и 5 возбуждения за пределами торцов кожуха 11. Электромагнитные поля обмоток

4 и 5, сосредоточенные в области выточек 2 и 3 корпуса 1, проходя к поверхности сердечника 8 через сквозные пазы 12, одинаково экранируются этой поверхностью. Размеры зоны сосредоточения магнитного поля могут быть сделаны достаточно малыми, а потому малыми могут быть и габаритные размеры преобразователя.

На измерительных обмотках 6 и 7, включенных последовательно и согласно наводятся сигналы, сумма которых по величине мало отличается от нуля при симметричном (начальном) положении выточек 9 и 10 сердечника 8 относительно обмоток преобразователя.

Преобразователь линейных перемещений работает следующим образом.

При перемещении сердечника 8 от- носительно начального положения выходное напряжение Uz<„, преобразователя остается равным начальному значению U до тех пор, пока одна из выточек сердечника, например выточка 9, не войдет в соответствующую кольцевую выточку 2 корпуса. В этом случае степень экранирования поля возбуждения обмотки 4 уменьшится, увеличится ее импеданс, а потому возрастет падение напряжения на этой обмотке и уменьшится падение напряжения на обмотке 5 возбуждения. Выходное напряжение U „„ увеличится пропорционально степенй перекрытия кольцевых выточек 2 и 9, а следовательно, и вели1388701 чине перемещения рабочего органа объекта контроля. Максимальному перемещению этого органа буцет соответствовать наибольшее по амппитуде выходное напряжение преобразоватепя.

При этом выточка 9 электропроводного сердечника .8 не должна выходить за пределы выточки 2 корпуса, т.е ° перемещения выточки 9 сердечника должны лежать в пределах эоны только одной обмотки возбуждения — обмотки 4. При движении сердечника 8 в обратном направлении процессы, рассмотренные выHIp. повторятся, а фаза высокочастотного напряжения 0,„ изменится на

180 по отношению к фазе напряжения генератора 13.

На фиг. 4 приведен график выходной характеристики преобразователя перемещений. Для наглядности уровень напряжения Uo показан в увеличенном масштабе. Зона нечувствительности преобразователя расположена симметрично относительно начального положе-21 ния сердечника 8. Размер ее каждой полузоны равен расстоянию Ъ (фиг. 1) между выточкой сердечника и ближайшей к ней выточкой корпуса, а протяженность g-всей эоны равна

7=2Ъ и зависит только от конструктивных па.раметров преобразователя, вследствие чего она является величиной стабильной, нечувствительнои к воэдеиствию 35 различных возмущающих факторов. Благодаря .наличию эоны нечувствительности в переменное напряжение U „„ преобразуется не весь размах механи40 ческих колебаний, а только его часть

4В, равная лв =  —, что повышает чувствительность преобразователя к механическим колебаниям.

Величина лВ определяет габаритные размеры преобразователя, а также длину линейного участка его характеристики. Длина одной обмотки возбуждения должна быть не менее дВ. Поэтому минимальная длина L y корпуса преобразователя может быть определена с учетом конструктивного коэффициента k 1,2-1,6, зависящего от допустимой нелинейности выходной характеристики, как L<=2ksB,в то время как минимальная длина L известного преобразователя должна быть больше, чем L,> 2kB=4kX„. Таким образом, габаритные размеры предлагаеМого преобразователя (по сравне-: нию с известным) существенно уменьшаются при сохранении той же чувствительности к размаху механических колебаний.

Формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений по авт. св. У 670795, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров при измерении размаха механических колебаний, на его сердечнике выполнена вторая кольцевая выточка, идентичная первой и удаленная от нее на расстояние, превышающее ширину выточки.

1388701

Вакх.

Составитель A. Гуськов

Редактор А. Ревин Техред И.Верес Корректор Н. Король

Заказ 1570/42 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, уп. Проектная, 4