Индуктивный преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений объектов различного назначения. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения. Для этого преобразователь снабжен ферромагнитной вставкой 3 с обмоткой 4, размещенной в воздушном зазоре сердечника 1 с обмоткой 2, включенной в колебательный контур автогенератора 5. В режиме измерения разность фаз между сигналом автогенератора и сигналом, подаваемым на обмотку 4 через усилитель 9 с фазовращателя 7, сотавляет 180°. При этом магнитный поток во вставке 3 направлен противоположно магнитному потоку в сердечнике 1. При перемещении объекта измерения изменяется расстояние до сердечника, что приводит к изменению величины индуктивности обмотки 2. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪЕЛИН

„.ЯО„„1551973 (51) 5 С 01 В 7/00, ? /14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЫ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4366434/24-28 (22) 20 .01 .88 (46) 23.03.90. Бкл. 3- ..1.1 (72) И.В. И1ут, Д.Л, Грибов, М.И. Антонов, 10.Е. Лившиц и А.Б. Кознев (53) 62) . 3) 7 . 4 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 475499, кл. C 01 В ?j00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

11 1430735, кл, С 01 В 7/14, 1987. (54) ИНДУКТИВК Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений объектов различного назначения. Цельв изобретения является повьппение

2 чувствительности и точности измерения. Для этого преобразователь снабжен ферромагнитной вставкой 3 с обмоткой 4, размещенной в воздушном зазоре сердечника 1 с обмоткой 2, вклк ченной в колебательный контур автогенерчтора 5. В режиме измерения разность фаз между сигналом автогенератора и сигналом, подаваемый на обмотку 4 через усилитель 9 с фазовращателя 7, составляет 180

При этом магнитный поток во вставке

3 направлен противоположно магнитному потоку в сердечнике 1. При перемещении объекта измерения изменяется расстояние до сердечника, что приводит к изменен по величины индуктивности обмотки 2. 4 ил.

1 55l 973

Изобретение относится к измеритЕльной технике и может быть использовано для измерения перемещений объектов различного назначения.

Цель изобретения — повышение чув5 ствительности и точности измерения за счет дополнительного подмагничив ания объек та измерения .

На фиг. 1 показан индуктивный пре- 10 образователь перемещений, общий вид на Фиг. 2 и 3 — распределение силовых магнитных линий в зоне измерения при сдвиге фаз Ьсумежду сигналом на вь|ходе автогенератора и сигналом, по- 15 даваемым на обмотку ферромагнитной о вставки, равном ЬЦ 0 и Ь(= 180 соответственно, на фиг. 4 - принципйальная электрическая схема автогенератора, 20

Индуктивный преобразователь перемещения (Фиг.lI содержит корпус ..(не показан), в котором установлен ферромагнитный С-образный сердечник 1 с двумя полюсами, выполненными в виде 25 усеченных прямоугольных пирамид, вершины которых обращены друг к другу, обмотку 2, размещенную на сердечнике 1, ферромагнитную вставку 3 с

I обмоткой 4, размещенную на корпусе в зазоре между полюсами сердечника со стороны объекта измерения (не показан), автогенератор 5, выполненный по трехточечной схеме, в колебательный контур которого включена обмотка 2 сердечника, регистрирующий при.—

35 бор 6, нодклкченный к выходу автогенератора 5, к которому подключен также второй вход фазоврашателя 7, первый вход которого подключен к выхо-40 ду источника 8 управляющего напряжения, и усилитель 9, вход которого соединен с выходом фазовращателя 7, а выход подключен к обмотке 4 вставKH 3.

Схема автогенератора 5 выполнена на полевом транзисторе 10 по схеме с общим истоком. Цепь смещения транзистора l 0 состоит из резисторов 11 и 12. В истоковую цепь транзистора

10 через резистор 13 подкхючен стабилизатор тока, собранный на полевом транзисторе 14 и резисторе 1 5. Конденсаторы. 16-1 8 и диод 19 вместе с обмоткой 2 сердечника образуют резонансный колебательный контур, который включен между затвором транзистора 1 0 и стоком транзистора 14, Выводы 20 и 21 схемы предназначены для подключения регистрирующего прибора 6, а вывод 22- для подключения к источнику постоянного напряжения.

В качестве источника S управляющего нап ряже ния може т быть исп оль з ов а н источник постоянного тока, а регистрирующего прибора 6 — частотомер.

Преобразователь работает следук— щим образом.

В начальном состоянии, характеризующемся тем, что разность фаз л между сигналом на выходе автогенератора 5 и сигналом, подаваемым на обмотку 4 ферромагнитной вставки 3 через усилитель 9 с фазовращателя

7, равна нухпо, обмотка 4 создает во вставке магнитный поток, направление которого совпадает с направлением магнитного потока в сердечнике l, создаваемом обмоткой 2 (фиг.2). В результате весь магнитный поток замыкается внутри сердечника через вставку 3. В этом состоянии производится самодиагностирование преобразователя для корректировки его выходного сигнала. Тарировка преобразователя осуществляется предварительно экспериментально путем снятия зависимости частоты сигнала на выходе автогенератора 5 при различных значениях ACE. В процессе работы при изменении внешних условий изменяются параметры колебательного контура и, следовательно, частота выходного сиг нала. Коррекция выходного сигнала осу1 ществляется путем выбора известкой разности фаэ Я„(определенный ранее экспериментально) и подачей требуемого сигнала управления е источника

8. Тогда при компенсации ухода частоты режим измерения преобразователя будет определяться с учетом данной

"Ц к .

В режиме измерения, характеризующемся тем, что путем подачи соответствующего напряжения с источника 8 на первый вход фа.зоврашателя 7 созо дается разность фаэ (х = 180 (с учетом компенсации ухода частоты dt s о

180+ Щ ), обмоткой 4 создается магнитный поток, направление которого во вставке 3 противоположно магнитному потоку в сердечнике (фиг.3), при этом магнитный ноток в зазоре выходит иэ сердечника, огибает магнитный поток, выходящий из вставки, и суммируется с ним. В результате в измерительном зазоре и в измеряемом

5 1551 объекте создается большая плотность силовых магнитных линий, чем при отсутствии магнитного потока, выходящего из вставки. Таким образом, при том же расстоянии до объекта измерения повышается чувствительность преобразователя и точность измерения.

Автогенератор 5 (фиг.4) работает следующим образом.

На выводы 21 и 22 подается постоянное напряжение. Делитель напряжения, собранный на резисторах 11 и 12, обеспечивает требуемое смещение на затворе транзистора 10. Резонансный колебательный контур, состоящий нз элементов 2, 16, 17, 18 и 19, обеспечивает передачу сигнала с истока в затвор транзистора 10, вследствие чего осуществляется генерация автоколебаний, частота которых определяется параметрами колебательного контура. Усилитель на полевом транзисторе 1 0 обладает высоким входным со- 25 противлением, не снижающим добротность колебательного контура, в результате исключается нестабильность частоты, вызываемая изменением добротности контура. Диод 1 9 шунтирует сиг- 10 нал на обмотке 2 при превышении им порога открывания диода, тем самым стабилизируется напряжение на контуре, что приводит к повышению чувствительности преобразователя. Использование сердечника 1 с полюсами, выполненными в виде усеченных пирамид, обеспечивает изменение пространственной картины силовых магнитных линий в зависимости от расстоя- 40 ,ния до объекта, а также повышение чув973 6 ствительности и линейности характеристики преобразователя. При изменении внешних условий режим работы транзистора 10 стабилизируется стабилизатором тока, собранным на транзисторе !4 и резисторе 15, включенных в истоковую цепь транзистора l0 через резистор 13. При перемещении объекта измерения изменяется расстояние . от объекта измерения до сердечника, что приводит к изменению величины индуктивности обмотки 2 колебательного контура. Генерируемые автогенератором 5 колебания подаются с выводов 20 и 21 на регистрирующий прибор

6 (частотомер).

Формула изобретения

Индуктивный преобразователь перемеп1ений, содержащий корпус с установленным в нем сердечником, полюса которого выполнены со скосами, обра« щенными внутрь сердечника, и автогенератор, в колебательный контур ко-. торого включена обмотка, размещенная на сердечнике, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, он снабжен ферромагнитной вставкой с размещенной на ней обмоткой, установленной на корпусе внутри сердечника между его полюсами, фазовращателем, усилителем и источником управля-. ющего напряжения, подключенньнк к первому входу фаэовращателя, второй вход которого соединен с выходом автогенератора, а выход фазовращателя через усилитель подключен к обмотке вставки.

1551973

Составитель F., Туревский

Техред А,Кравчук Корректор Т.Малец

Редактор Л. Зайцева

Заказ 320

Тираж 513 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. Умгород, ул, Гагарина, 101