Трансформаторный преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - расширение диапазона линейного преобразования перемещений трансформаторного преобразователя. Он содержит первичную обмотку 3 возбуждения и две дифференциально включенные измерительные обмотки 4 и 5, расположенные коаксиально и закрепленные в корпусе 1, а подвижная часть выполнена в виде двух сердечников 6 и 10, установленных с возможностью перемещения во взаимно противоположных направлениях и выполненных в виде коаксиально размещенных полого ферромагнитного цилиндра с немагнитной вставкой 7 в его средней части и ферромагнитного сердечника с немагнитными краевыми участками. Ферромагнитные участки 8 и 9 первого сердечника 6, а также ферромагнитная часть второго сердечника 10 могут быть выполнены в виде набора колец или дисков с увеличивающейся магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразователя. Благодаря этому при их взаимном перекрытии в процессе работы преобразователя обеспечивается компенсация ослабления рабочего магнитного потока на краях диапазона преобразования, обусловленного краевыми эффектами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1527484

А1 (51)4 С 01 В 7/00

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ OUGHT СССР

H ABTOPCHOIVIY CBHPETEAbCTBV

1 (21) 4371735/25-28 (22) 01.02.88 (46) 07.12.89. Бюл. У 45 (71) Завод-втуз при Производственном объединении турбостроения "Ленинградский металлический завод" (72) А.П.Нелюбин, В.И.Репкин, В.А.Пахомов и В.В.Малев (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 859799, кл. G 01 В 7/00, 1979. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к иэмерительной технике. Цель — расширение диапазона линейного преобразования перемещений трансформаторного преобразователя. Он содержит первичную обмотку 3 возбуждения и две дифференциально включенные измерительные обмотки 4 и 5, расположенные коаксиально и закрепленные в корпусе 1, а под2 вижная часть выполнена в виде двух сердечников Ь и 10 установленных с возможностью перемещения во взаимно противоположных направлениях и выполненных в виде коаксиально размещенных полого ферромагнитного цилиндра с немагнитной вставкой 7 в его средней части и ферромагнитного сердечника с немагнитными краевыми участками. Ферромагнитные участки 8 и 9 первого сердечника 6, а также ферромагнитная часть второго сердечника

10 могут быть выполнены в виде набора колец или дисков с увеличивающейся магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразователя.

Благодаря этому при их взаимном перекрытии в процессе работы преобразователя обеспечивается компенсация ослабления рабочего магнитного потока на С краях диапазона преобразования, обусловленного краевыми эффектами.

1 э ° п. ф-лы, 3 ил.

Isaac

1527484

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано, например, в машиностроении для измерения линейных перемещений, 5

Целью изобретения является расширение диапазона измерения дифференциального трансформаторного преобразователя линейных перемещений путем коррекции нелинейности на краях этого диапазона.

На фиг,1 показана схема конструкции трансформаторного преобразователя, разрез по его продольной оси; на фиг.2 — ттторма выполнения вторс го сер- 1 дечника преобра-ователя в виде ферромагнитной центральной части и немагHèòí!тх краевых участков; на фиг.3 — кинематическая связь сердечников преобраэовагеля с объектом контроля, с помощью которой обесгечиваются взаимно противоположные перемещения этих сердечников при изменении положения объекта контроля.

Трансформаторный преобразователь линейных перемещений содержит ферромагнитный корпус 1, выполняющий одновременно функции экрана, и закрепленный т нем немагнитный каркас 2 для размещения первичной обмотки 3 возбуждения и двух включенных по раэностной схеме измерительных обмоток и 5, которые размещены коаксиальнс. Ня продольной оси преобразоватс30 ля раэмещеттьт коаксиально с возможностью ттерет ещения во взаимно противоположных направлениях два сердечника, один иэ которых, сердечник 6, выполнен в ниде полого цилиндра, 40 имеющего в средней части немагнитную вставку 7 и ферромагнитные участки

8 и 9 по обеим сторонам от нее, а втсрой сердечник 10 выполнен в виде ферромагнигного сплошного цилиндри45 ческого тела, длина которогО должна быть меньше длины немагнитной вставки 7 первого сердечника. Второй сердечник 10 может иметь немагнитные участки 11 и 12, прикрепленные к торцам его ферромагнитной части и имеющие одинаковые диэлектрические параметры (фиг. 2), Ферромагнитттьте участки 8 и 9 первого сердечника 6, а так,же ферромагнитная ча: rb второго сердечнттка 10 могут быть выполнены B BH 55 де набора колец, выполненных из материалов с различной магнитной проницаемостькт, ттаттрттттер с vBpslcI!.!âë!oùåéся магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразователя.

Кинематическая связь сердечников

6 и 10 трансформаторного преобразователя геремещений с объектом контроля, например золотником 13 (фиг.3) паровой турбины, осуществляется через поршень 14, шток 15 и зубчатую рейку

16, связанную с ведущим зубчатым колесом 17, с которым соединены зубчатые колеся 18 и 19 таким образом, что вращение ведущего колеса 17 обеспечивает вращение колес 18 и 19 во взаимно пготивоположных направлениях. Зубчаные колеса 18 и 19 через кинематические элементы 20 и 21 связи соединены зубчатыми колесами 22 и 23, которые, также вращаясь в противоположные стороны, обеспечивают движение зубчатых реек 24 и 25, связываемых с сердечниками 6 и 9 преобразователя, обеспечивая их линейное перемещение

1 во взаимно противоположных направлениях.

Преобразователь линейных перемещений работает следующим образом.

Под действием электрического тока„ прстекающего в цепи обмотки 3 возбуждения, в последней возникает магнитный поток, наводящий ЭДС во вторичных (измерительных) обмотках и 5. Разностное напряжение измерительных обмоток поступает на регистрирующее устройство (не показано) или на аналого-цифровой преобразователь, связанный с ЭВМ для последующей обработки сигнала и использования полученной информации, например, для целей управления.

При нахождении первого сердечника

6 в нейтральном положении по отношеттттю к обмоткам 4 и 5 преобразователя, когда коаксиально расположенный второй сердечник 10 также находится в середине датчика, ферромагнитные участки 8 и 9 полого сердечника 6 располагаются симметрично по отношению

:. ферромагнитной части вгорого сердечника 10, находясь эа пределами обмоток преобраэоват ля.

В результате наводимая в обмотках

4 и 5 ЭДС противоположна по фазе, вследствие чего выходной сигнал преобразователя бутет равен нулю.

Магнитный поток, на.одящий ЗДС в измерительных обмот.тах 4 и 5, имеет наибольшую плотность в середине магнитопровсдящей части второго сер5 15274 дечника 10 и направлен вдоль оси датчика. Плотность и направление магнитного потока претерпевают наиболее резкое изменение около торцов этого сердечника и обмотки 3 возбуждения.

При перемещении объекта измерения, например поршня 14 золотника 13 влево, перемещается влево также и шток

15 с зубчатой рейкой 16, что приводит 10 к повороту против часовой стрелки ведущего зубчатого колеса 17, по внутренней образующей которого катится зубчатое колесо 18, а по внешней об.разующей — зубчатое колесо 19. Пово15 рот ведущего колеса 17 против часовой стрелки вызовет поворот в том же направлении колеса 18 и в противоположном направлении колеса 19. Колеса 18 и 19 через кинематические элементы 20 и 21 связи вызовут синхронный поворот в тех же направлениях соответственно колес 22 и 23, которые перемещают во встречных направлениях зубчатые рейки 24 и 25 и связан- 5 ные с ними через штоки первый и второй сердечники 6 и 10 преобразователя. Ферромагнитная часть второго сердечника 10 смещается влево от нейтрального положения, а ферромагнитные участки полого сердечника 6 смещаются вправо. В результате ферромагнитный участок 9 полого сердечника 6 еще более удаляется иэ зоны действия обмотки 3 возбуждения, а ферромагнитный участок 8 входит в эту зону, перекрывая частично коаксиально расположенный второй сердечник 10, При этом перекрытие начинается на нелинейном краевом участке характерис40 тики преобразования.

Ферромагнитная часть второго сердечника 10 уменьшает магнитное сопротивление преобразователя на краю диапазона измерения и, следовательно, увеличивает плотность магнитного потока на этом участке, повышая линейность выходной характеристики. Поскольку при смещении сердечника 10 влево концентрация магнитного потока в зоне размещения обмотки 4 увеличи50 вается, а в зоне размещения обмотки

5 уменьшается, то ЭДС, наведенная в обмотке 4, превышает ЭДС, наведенную в обмотке 5, и на выходе датчика появляется разностный сигнал, фаза которого зависит от направления смещения второго сердечника 10 относительно нейтрального положения, а амплитуда — от величины смещения этого сердечника.

Скорость перемещения сердечников, обусловленная кинематическими данными ведущего колеса 17, колес 18 и

19, 22 и 23, выбирается в зависимости от конструктивных параметров преобразователя, например его обмоточных данных, размеров его сердечников, их магнитных свойств и т.п., При смещении поршня 14 золотника ! 3 вправо кинематические элементы перемещают ферромагнитную часть сердечника 10 вправо, а ферромагнитный участок 9 — влево, вследствие чего происходит их хотя бы частичное перекрытие.

При этом ферромагнитный участок 8 сердечника 6 выходит эа пределы действия обмоток преобразователя, обеспечивая более высокую концентрацию магнитного потока в измерительной обмотке 5, что увеличивает линейность выходной характеристики датчика на другом краю диапазона измерений и при обратном движении контролируемого обьекта.

Изготовление ферромагнитных участков 8 и 9 первого сердечника 6 с постоянной магнитной проницаемостью улучшает линейность характеристики преобразования на ограниченном участке. Дальнейшее увеличение диапазона линейности характеристики достигается тем, что магнитная проницаемость сердечников преобразователя выполняется переменной, увеличивающейся к периферии, с помощью, например, набора жестко связанных магнитопроводящих колец. В результате, по мере вхождения второго сердечника 10 вовнутрь ферромагнитных участков 8 или

9 первого сердечника благодаря увеличению магнитной проницаемости к торцаи преобразователя обеспечивается дополнительное увеличение магнитного потока в той из измерительных обмоток, в зоне которой они находятся. Это дополнительно расширяет линейный участок выходной характеристики преобразователя перемещений, т.е. диапазон измеряемых перемещений.

Формул а и з о б р е т е н и я

1. Трансформаторный преобразователь линейных перемещении, содержащий размещенные коаксиально обмотку 1527484 р Й

17

Щ/е 3

Составитель С.Скрыпник

Техред Л. Сердюкова

Корректор Т.Палий

Редактор Л.Гратилло

Заказ 7500/45 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", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 возбуждения, две включенные по pasностной схеме измерительные обмотки и установленный с воэможностью перемещения вдоль их продольной оси ферромагнитный сердечник с перемен5 ной магнитной проницаемостью, имеющий в своей средней части хотя бы одну немагнитную вставку между двумя ферромагнитными участками, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения путем коррекции нелинейности на краях этого диапазона, он снабжен вторым ферромагнитным сердечником, установленным коаксиально с первым и с воэможностью перемещения во взаимно противоположных направлениях относительно него, а первый сердечник выполнен полым и имеет длину немагнитной вставки, превышающую длину второго сердечника.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что ферромагнитные участки первого сердечника и/или второго сердечника выполнены в виде набора колец с увеличивающейся магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразователя.