Устройство для измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве первичного преобразователя в измерителях линейных перемещений. Цель изобретения - расШ1рение диапазона и повышение точности измерений в условиях механической вибрации. Устройство для измерения линейных перемещений содержит источник переменного напряжения 5, П-образный магнитопровод I с расположенными на нем первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Обмотка 2 размещена на торцовой стороне магнитопровода 1, обмотка 3 - на одном из стержней магнитопровода I. В устройство введены ферромагнитный плунжер 4 в виде двух соеданенных перемычкой колец, охватываюпщх с зазором стержни магнитопровода , источник постоянного напряжения 6, сумматор 7, фильтр 8,избирательный усилитель 9, индикатор 10 скорости, индикатор П перемещения. 2 3.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл. О) с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

t5tI 4 G 01 В 7/l4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН н автсеснаае аиидртипьвтвм .

4h

Ю (21 ) 4251 733/24-28 (22) 29.05.87 (46) 23.12.88. Бкл. В 47 (72) Л.П. Ульянов, А.В. Веселов, В.В. Абрамов, В.В. Николаев и Н.И. Рысии (53) 62I-.317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 555344, кл. G 01 Р 3/42, t977. Авторское свидетельство, СССР

У 222200, кл. G 01 В 7/14, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙных пеРеиещений (57) Изобретение относится к измери-, тельной технике и может быть использовано в качестве первичного :преобразователя в измерителях линейных перемещений. Цель изобретения — рас,Я0„„144645 шнрение диапазона и повышение точности измерений в условиях механической вибрации. Устройство для измерения линейных перемещений содержит источник переменного напряжения 5, П-образный магнитопровод I с расположенными на нем первичной 2 и вторичной

3 обмотками. Обмотка 2 размещена на торцовой стороне магнитопровода 1, обмотка 3 - на одном из стержней магнитопровода 1. В устройство введены ферромагнитный нлунжер 4 в виде двух соединенных перемычкой колец; охватывающих с зазором стержни магнитопровода, источник постоянного напряжения б, сумматор 7, фильтр 8,избирательный усилитель 9, индикатор 10 скорости, индикатор II перемещения.

2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1446458

55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве первичного преобразователя в измерителях линейных перемещений.

Цель изобретения — расширение диапазона и повышение точности измерений в условиях механических вибраций.

На чертеже -приведена блок-схема устройства для измерения линейных перемещений.

Устройство содержит П-образный магнитопровод 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, ферромагнитный плунжер 4 в виде двух соединенных перемычкой колец, охватывающих с зазором стержни магнитопровода, источник 5 переменного напряжения, источник 6 постоянного напряжения, сумматор 7, фильтр 8, вход которого подключен к выходу обмотки 3, избирательный усилитель 9, индикатор 10 скорости, вход которого. подключен к выходу фильтра 8, и индикатор.ll перемещения, вход которого подключен к выходу избирательного усилителя 9.

Устройство работает следующим образом.

Источники 5 и 6, подключенные через сумматор 7 к первичной обмотке 2, создают в магнитопроводе 1 магнитный поток в виде переменной и постоянной составляющих. Величина напряжений источников 5 и 6 выбирается такой, чтобы трансформатор, образованный обмотками 2 и 3, магнитопроводом I и плунжером 4, работал в ненасыщенном режиме. Магнитный поток, создач ваемый обмоткой 2 в магнитопроводе 1, замыкается через ферромагнитный плунжер 4, поскольку магнитное сопротивление между концами стержней магнитопровода очень велико. Таким образом, в зависимости от величины перемещения Х плунжера 4, ЭДС от переменной составляющей потока наводится в той части обмотки 3, которая расположена между торцевой стороной магнитопровода 1 и плунжером 4. Следовательно, сигнал на частоте источника 5 переменного напряжения, усиленный избирательным усилителем 9, пропорционален величине перемещения Х плунжера 4, связанного с контролируемым объектом. Постоянная составляющая магии ": го потока, создаваемая

10 !

35 источником 6 постоянного напряжения, создает магнитн е поле, при этом число витков вторичной обмотки 3 пересекаемых этим магнитным полем, изменяется при перемещении плунжера 4, что вызывает появление на выходах обмотки 3 индуцированной ЭДС, величина которой пропорциональна скорости перемещения плунжера 4. За счет того, что магнитная проводимость зазора между кольцами плунжера 4 и стержнями магнитопровода 1 много ниже магнитной проводимости стержней, величина магнитного тока не зависит от положения плунжера 4 относительно торцевой стороны магнитопровода.

С помощью фильтра 8 из сигнала устраняется высокочастотная составляющая от источника 5 переменного напряжения, при этом сигнал с обмотки 3 усиливается и поступает на вход индикатора 10 скорости. Сигнал с выхода избирательного усилителя 9, который зависит только от перемещения

Х и не зависит от скорости, поступает на вход индикатора ll напряжения.

Конструктивно устройство выполнено таким образом, что отношение N разности длины 1 катушки 3 и суммы ширины 1к колец плунжера 4 и диапазона D перемещения ферромагнитного плунжера,4 к разности внутреннего диаметра и „ колец и диаметра d< стержней 1 расположены в пределах

6-14

6(N= <14.

d,--d. г

Зависимость погрешности измерений f от отношения N показана в табл.1, иэ которой следует, что снижение отношения N ниже N=6 приводит к недопустимому возрастанию погрешности измерений Е (Ез 0,6Х), что объясняется выпучиванием силовых линий магнитного поля в зазоре, которые на краях неподвижных катушек 3 перестают захватывать витки.

Увеличение М выше N=14 нецелесообразно в связи с тем, что при N-=14 относительная погрешность Е станет Е

40,17., что соизмеримо с погрешностью блоков электронного преобразователя.

Кроме того, неоправданно возрастают габариты устройства.

Диаметры d, колец ферромагнитного плунжера 4 и диаметры d стержней

6458 рых подключены к входам соответствен30 но индикатора скорости и индикатора перемещения.

Таблица! э 144 магнитопровода 1 соотносятся между собой так, чтобы отношение М удвоенной амплитуды А радиальной вибрации ферромагнитного полунжера 4 к произведению разности между внутренним диаметром 61 колец ферромагнитного плунжера 4 и диаметром d стержней магнитопровода 1 на корень квадратный из заданной относительной погрешности измерения Я находилось в пределах

1,0+0,5

0,95сМ2А (1,05, (d,-а.,) и где d.,-d. =8 — удвоенная величина

2D зазора $= =- .

УЕ

В табл. 2 приведены отклонения к заданной погрешности от значений М, из которой следует, что отклонение

М от 1 сужает диапазон изменения отношения К.

Увеличение М более чем на 1,05 приводит к существенному увеличению погрешности измерений. Снижение М бопеш чем на 0,95 снижает погрешность измерений радиальных вибраций, не уменьшает отношение сигнал/шум в связи с уменьшением магнитного потока вследствие уменьшения проводимости зазора и увеличивает поле рассеяния, приводящее к увеличению нелинейности на концах катушек или увеличению габаритов. Следовательно, оптимальное значение M лежит в пределах 0,95- М41,05.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения линейных перемещений, соДержащее источник переменного напряжения,П-обраэныймагнитопровод,с расположенными на нем первичной и вторичной обмотка5

1О

25 ми, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности в условиях механической вибрации, в него введены ,ферромагнитный плунжер в виде двух соединенных перемычкой колец, охватывающих с зазором стержни П-образно . го магнитопровода, источник постоянного напряжения, суматор, фильтр, избирательный усилитель, индикатор скорости, индикатор перемещения,. шину .нулевого потенциала, первичная обмотка размещена на торцовой стороне

П-образного магнитопровода, вторичная обмотка размещена на одном из стержней П-образного маг нитопровода, первые выводы источника переменного напряже-. ния и источника постоянного напряжения подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через первичную обмотку подключен к вторым выводам источника переменного напряжения и Источника постоянного напряжения, шина нулевого потенциала через вторичную обмотку подключена к входам фильтра и избирательного усилителя, выходы кото2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что отношение длины участка магнитопровода, занимаемого вторичной обмоткой за вычетом длины обоих колец плунжера, к величине зазора между кольцом и стержнем выбирается s диапазоне 6-14.

3. Устройство по п. 1., о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что величина зазора,выбирается равной отношению удвоенной амплитуды радиальной вибрации плунжера к корню квадратному из заданной относительной погрешности.

Погрешность измерений, C, %

1,2 0,6 0,3

0,2 0,13 0,1 0,07!

446458

Т а б л и ц а 2

0 9 0 95 1,0 1 05 1,1

Отклонение К заданной погрешности

0,8 0,9 1,0 1,1 I 2

Составитель В. Подолян

Редактор Л. Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6737/45 Тираж 680 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4