Индуктивный преобразователь линейных перемещений
Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение чувствительности индуктивного дифференциального преобразователя линейных перемещений, который содержит две катушки 9 и 10 индуктивности, подключенные к измерительному мосту 11, и подвижный чувствительный элемент 4, связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом. Преобразователь содержит также емкость 1, заполненную ферромагнитной жидкостью 2, и упругую мембрану 3, которая разделяет емкость на две отдельные камеры 5 и 6. Каждая из камер сообщается с капиллярной трубкой 7 (8), установленной вертикально относительно емкости 1 и размещенной внутри катушки 9 (10) индуктивности, а в днище каждой камеры имеется канал 12 (13), сообщающийся с гидроцилиндром 14 (15), который предназначен для регулирования начального уровня феррожидкости в трубке 7 (8). При перемещениях чувствительного элемента 4 упругая мембрана 3 смещается, что приводит к изменению объемов камер 5 и 6. В результате уровень ферромагнитной жидкости 2 в одной из трубок поднимается, а в другой снижается на ту же величину, что приводит к дифференциальному изменению индуктивности катушек 9 и 10. 1 ил.
СООЗ COBETCHHX б °
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 4 445 А 1 дП4 С 01 В 7!00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 hei;. .":.
ПАТ л
К А ВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГМКТ СССР (21) 4329048!25-28 (22) 17.11.87 (46) 30.06.89. Бюл. У 24 (71) Опытный завод Института прикладной физики АН МССР (72) В.М.Козин, А.А.Гришко иА.В.Бедный (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Электрические измерения неэлек-трических величин. Энергия, 1975, с ° 311 ° (54) ИНДУКТИВНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышения чувствительности индуктивного дифференциального преобразователя линейных перемещений, который содер,жит две катушки 9 и 1О индуктивности подключенные к измерительному мосту
11, и подвижный чувствительный элемент 4, связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом. Пре2 образователь содержит также емкость заполненную ферромагнитной жидкостью 2, и упругую мембрану 3, которая разделяет емкость на две отдельные камеры 5 и б. Каждая из камер сообщается с капиллярной трубкой 7 (8), установленной вертикально относительно емкости 1 и размещенной внутри катушки 9 (1О) индуктивности, а в днище каждой камеры имеется канал 12 (13), сообщающийся с гидроцилиндром 14 (15), который предназначен для регулирования начального уровня феррожидкости в трубке 7 (8). При перемещениях чувствительного элемента 4 упругая мембрана 3 смещается, что приводит к изменению объемов камер 5 и 6. В результате уровень ферромагнитной жидкости 2 в одной из трубок поднимается, а в другой снижа-ется на ту же величину, что приводит к дифференциальному измененыо индуктивности катушек 9 и 10. 1 ил.
1490445
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений, а также других неэлектрических величин, преобразуемых в небольшие перемещения, таких как усилие, вибрации, давление, температура и т,д.
Целью изобретения является повышение чувствительности индуктивного 10 преобразователя линейных перемещений эа счет использования эффекта значительного изменения уровня ферромагнитной жидкости в капиллярных трубках, размещенных соосно внутри кату- 15 шек индуктивности, при малых перемещениях чувствительного элемента преобразователя.
На чертеже показан блок-схема индуктивного дифференциального преоб- 20 разователя линейных перемещений, Преобразователь содержит емкость
1 с ферромагнитной жидкостью 2, внутри которой установлена упругая мембрана 3 с чувствительным элемен— том 4. Эта мембрана разделяет емкость
l на две отдельные камеры 5 и 6, каждая из которых имеет капиллярные трубки 7 и 8, установленные вертикально относительно емкости
Капнллярные трубки 7 и 8 выполнены из диэлектрика (например иэ стек-. ла), имеют равные диаметры и размещены внутри катушек 9 и 10 индуктивности, которые подключены к изме- 35 рнтельному мосту ll, В днищах камер 5 и 6 имеются каналы 12 и 13, соединяющие их с гидроцилиндрами 14 и 15, в которых установлены поршни 16 и 17, перемещаю- 40 щиеся с помощью штоков 18 и 19. Для обеспечения более точного перемещения штоков 18 и 19 они могут быть выполнены в виде микрометрических винтов, 45
Гидроцилнндры 14 и 15, обе камеры 5 и 6 емкости 1 и капнллярные трубки 7 н 8 заполнены ферромагнитной жидкостью 2.
Настройка преобразователя перед 50 осуществлением измерений осуществляется следующим образом.
Перемещением поршней 16 и 17 в гидроцнлнндрах 14 и 15 устанавливают уровень ферромагнитной жидкости 2 в капиллярных трубках 7 и 8 равным, например, половине длины катушек 9 и
10 индуктивности. При настройке датчика можно также устанавливать различные уровни ферромагнитной жидкости 2 в капиллярных трубках 7 и 8 для . обеспечения балансировки измеритель" ного моста 11 °
Преобразователь работает следующим образом.
В исходном положении чувствительного элемента 4 упругая мембрана 3 находится в среднем положении и объемы камер 5 и 6 емкости 1 равны, благодаря чему равны и уровни ферромагнитной жидкости 2 в капиллярных трубках 7 и 8. В результате нндуктнвности катушек 9 и 10 равны по величине, вследствие чего измерительный мост 11 находится в уравновешенном состоянии е
При перемещениях чувствительного элемента 4 упругая мембрана 3 смещается, что приводит,например, к умень- . шению объема камеры 5 и увеличению объема камеры 6.
В результате уровень ферромагнитной жидкости 2 в капнллярной трубке
7 поднимается, а в трубке 8 — снижается на ту же величину, вследствие чего индуктивность катушки 9 увеличивается, а катушки 10 — уменьшается.
Происходит разбалансировка измерительного моста 11, благодаря чему в его выходной диагонали появляется. сигнал, пропорциональный линейному перемещению чувствительного элемента у преобразователя.
За счет разности площади мембраны емкости и поперечного сечения капиллярных трубок создается возможность изменять уровень ферромагнитной жидкости в капиллярных трубках на значительную величину при незначительном перемещении уругой мембраны, что позволяет значительно увеличить чувствительность датчика.
Ферромагнитная жидкость в капиллярных трубках, размещенных внутри катушек нндуктивности, выполняет роль сердечников и позволяет измерительному мосту фиксировать малое перемещение чувствительного элемента датчика за счет появления значительной разницы уровней ферромагнитной жццкости в капиллярных трубках.
Величина изменения уровня жидкости в капиллярных трубках зависит от поперечного сечения канала трубки, Составитель С.Скрыпник
Редактор О.Спесивых Техред М,Дидык Корректор И.Муска
Заказ 3738/43 Тираж 683 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101
5 14904 площади упругой мембраны и может быть рассчитана по формуле
D dx н- — — —, dz
5 где d — диаметр канала трубки;
D — - диаметр упругой мембраны; ах — величина смещения мембраны, зависящая от измеряемого перемещения. 10
Ферромагнитная жидкость имеет свойства стального сердечника и представляет собой взвесь ферромагнитного порошка (например, карбонильного железа) в минеральном или кремнийорганическом масле. Диаметр взвешенных частиц 30-100 X.
Благодаря соединению каждой камеры со своим гидроцилиндром, заполненным ферромагнитной жидкостью, можно р0 изменять в широких пределах начальный уровень ферромагнитной жидкости в капиллярных трубках, что позволяет на4
45 6 страивать индуктивный преобразователь с большой точностью.
Ф о р м у л. а и э о б р е т е н и я
Индуктивный преобразователь линейных перемещений, содержащий две катушки индуктивности, измерительный мост, к которому подключены катушки, и установленный с возможностью перемещения чувствительный элемент, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности он снабжен заполненным ферромагнитной жидкостью двумя гидроцилиндрами и емкостью с двумя капиллярными трубками", каждая из которых размещена внутри соответствующей катушки индуктивности. и с упругой мембраной, которая соединена с чувствительным элементом и разделяет емкость на две камеры, имеющие в днищах каналы,.через которые они сообщены с соответствующими гидроцилиндрами.
