Трансформаторный двухкоординатный преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения двухкоординатньгх перемещений объектов. Цель изобретения - повышение линейности характеристики преобразования и расширение диапазона измерений трансформаторного двухкоординатного преобразования линейных .перемещений, он содержит магнитопроводящий якорь 1 и статор 2, на выстуИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений каких-либо объектов по двум координатам . Цель изобретения - линеаризация характеристики преобразования и расширение диапазона измерения трансформаторного преобразователя перемещений. Это достигается за счет снижения влияния краевых эффектов и синусоидального распределения чигла витков обмотки возбуждения преоОрачователя, пах которого размещены катушечные секции четырех фаз 11-14 оОмотки возбуждения, подключенной к четырехфазному источнику питания 17. Возбуждаемые в катушечных секциях этих фаз и выступах, на которых они расположены , магнитные потоки замыкаются через выступ якоря, размещенный в центре якоря 1. При этом в измерительной обмотке 16, охватывающий выступ якоря, генерируется напряжение, амплитуда и фаза которого, измеряемые блоком 18, однозначно определяют величину и направление перемещения объекта контроля , связываемого в процессе измерений с якорем 1. Диаметр якоря 1 превосходит диаметр статора 2 на величину измеряемого диапазона перемещений . За счет увеличения числа выступов на статоре и указанных соотношений размеров якоря и статора значительно возрастает линейность характеристики преобразования и увеличивается диапазон измерений. 5 ил. а следовательно, и магнитного поля в его зазоре. На фиг. 1 представлен трансформаторный двухкоординатный прооПра-шпатель линейных перемещении, нищий вид; на фиг. 2 - статор преобразонагеля, вид сверху; на фиг. 3 - схема распределения витков катушечных секнии обмотки возбуждения на выступах fia- тора; на фиг. 4 - общая электрическая схема преобразователя; на .5 - диаграмма изменении амшпмуды и rhaс SS (Л о ел м со 400

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1657943

А1 (Д1)5 G 01 В 7/00

ВыЕООЮ 1А:=.Лй ) .),:и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ CHHT СССР (21) 4606424/28 (22) 15.11.88 (46) 23..06.91. Вюл. № 23 (71) Куйбьш(евский авиационный институт им. акад. С.П. Королева (72) П.Е.Молотов, С,А.Матюнин, В.В.Зайцев и А.И.З»балуев (53) 621.317.39 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 665202, кл . 0 01 В 7/00, 1975.

1 (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДВУХКООРДИНАТНЫИ ПРЕОВРАЗОВАТГЛ1> ХПШ ГЙ11Е ПГР120 .—

ЦЕПИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дпя измерения двухкоординатных перемещений объектов. 1(ель изобретения — повышение линейности характеристики преобразования и расиирение диапазона измерений трансформаторного двухкоординатного преобразования линейных ,перемещений, он содержит магнитопроводящий якорь 1 и статор 2, на выстуИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений каких-либо объектов по двум координатам.

Цель изобретения — линелризация характеристики преобразования и расширение диапазона измерения трансАорматорного преобразователя перемещений.

Это достигается эл счет снижения влияния краевых эАлектов и синусоидального распределения чи«ля витков обмотки возбуждения преойрлз<)нлтеля, пах которого размещены клтуиечные секции четырех ))аз 11- 14 обмотки возбуждения, подключенной к четырехАазному источнику питания 17. Возбуждаемые в катушечных секциях эгих с»аз и выступах, на которых они расположены, магнитные IIoTAMI элмыклются через выступ якоря, размещенный в центре якоря 1. При этом в измерительной обмотке 16, oxB»тывлющий выступ якоря, генерируется напряжение, амплитуд» и А»за которого, измеряемые блоком 18 однозначно определяют веиичину и направление перемещения объекта контроля, связываемого в процессе измерений с якорем 1. Диаметр якоря 1 превосходит диаметр стлторл 2 на величину измеряемого диапазона перемещений, 3а счет увеличения числа выступов на стлторе и укаэанных соотношений размеров якоря и стлтора значительно возрастает линейностт. характеристики преобразования и увеличивается диапазон измерений. 5 ил. а следовательно, и магнитного поля в его зазоре.

На фиг. 1 представлен трлнсйлрмлдорный двухкоординатный преобрл 3овл тель линейных перемещений, «) )п и вид; на c)HI 2 — статор преобрл зон» еля, вид сверху; íà AIIã. 3 — «хема распределения витков клтушечних с екний обмотки возбуждения нл ныступлх стлтора; на с)иг. 4 — общая электрическая схема преобразователя; нл Апг.5 диаграмма изменений лмп.)ц гуды и rh»1657943 зы выходного сигнала преобразователя в функции перемещения его якоря.

Трансформаторный двухкоординатный преобразователь линейньгх перемещений содержит установленные в параллельных плоскостях с возможностью относительного перемещения дна магнитопровода с основаниями в виде дисков: ферромагнитный якорь 1, связываемый ,в процессе измерений с объектом конт1 роля (не показан), и ферромагнитный статор 2. По окружности статора 2 равномерно распределены в количестве

N, кратном четырем, где N = 4n, а

n = 2,4,6 .. °, выступы 3-10, обращенные к якорю 1. При показанном на фиг. 2 числе выступов, равном восьми (п = 2, N = 4х2 = 8), на них размещена четырехфазная обмотка возбуждения. Фазы 11-14 этой обмотки расположены взаимно ортогонально и каждая из них занимает m = 2n-1 соседних выступов. При N = 8 и n = 2, как показано на фиг. 2, каждая фаза размещена на трех выступах, т.к. m = (2х2) — 1 = 3. При этом на любом из выступов могут располагаться секции не более, чем двух фаз обмотки возбуждения. Число витков в каждой секции определяется из соотношения !

И = W sin — i где W — число вит2п о ков в среднеИ для данной фазы катушечной секции, à i — порядковый

35 номер выступа, на котором размещены витки секции фазы обмотки возбуждения.

Благодаря такому распределению числа витков обеспечивается синусо- 40 идальное изменение магнитного поля в зазоре между статором и якорем датчика. В центре якоря 1 выполнен выступ 15, на котором размещена измерительная обмотка 16. Фазы 11-14 45 обмотки возбуждения подключены к четырехфазному источнику 17 питания.

Измерительная обмотка 16 подключена к блоку 18, обеспечивающему измерение амплитуды и фазы выходного сигнала (фиг.4) Риаметр якоря 1 должен превосходить диаметр статора 2 на величину измеряемого диапазона перемещений.

TpBHcAopMBTopHblA двухкоординатный преобразователь линейных перемещений работает следующим образом.

Протекающие через секции фаз обмотки возбуждения равные по амплитуде гармонические квадратурные токи воз1 1 буждения создают в выступах 3-10 статора 2 противофазные магнитные потоки, эамыкающие через выступ 15 якоря 1 и наводящие в измерительной обмотке

1G напряжение, амплитуда и фаза которого одnoзначно снязаны с положением объекта контроля (фиг.5). При соосном расположении якоря 1 и статора 2 магнитные потоки возбуждения в высту- пе 15 от всех фаз обмотки возбуждения взаимно компенсируются, вследствие чего сигнал на выходе преобразователя равен нулю. При смещении якоря 1 относительно статора 2 в плоскости Х-у магнитные сопротивления статора и якоря на пути прохождения магнитных потоков различных фаз изменяются, вследствие чего сумма этих потоков не равна нулю. В результате в измерительной обмотке 16 наводят сигнал, амплитуда и фаза которого пропорциональны величине и направлению смещения якоря 1 в координатах

Х-У. Например, при перемещении якоря 1 в каком-либо из радиальных направлений амплитуда вьмодного сигнала изменяется пропорционально, а фаза остается постоянной, как это показывает диаграмма на фиг. 5, При перемещении якоря 1 по окружности постоянного радиуса амплитуда выходного .сигнала преобразователя останется постоянной, а фаза непрерывно изменяется от 0 до 2Я . Выполнение якоря преобразователя превышающим по диаметру его статор исключает влияние краевого эффекта магнитного поля и повышает линейность выходной характеристики. Дополнительное повышение линейности достигается эа счет увеличения числа выступов на статоре, Экспериментальные исследования образца с 24-мя выступами на статоре показали, что диапазон его измерений возрастает в 2 5 раза по сравнению со статором, имеющим 4-е выступа, а нелинейность характеристики преобразования при одинаковом диапазоне измерений снижается в 7 раз и во всем рабочем диапазоне не превышает 0,87,.

Формула изобретения

Трансформаторный двухкоординатный преобразователь линейных перемещений, содержащий установленные в параллельных плоскостях с возмож5 165 ностью относительного перемещения два магнитопровода, первый из которых имеет выступы, обращенные к поверхности второго магнитопровода, и размещенные на этих выступах обмотки, отличающийся тем, что, с целью линеаризации характеристики преобразования и расширения ди апазона измерения, оба магнитопровода выполнены с основаниями в виде дисков, диаметр первого из которых меньше диаметра второго диска, в

7943 центре которого выполнен выступ для размещения на нем одной из обмоток.„ являющейся измерительной обмоткой, выступы на первом магнитопроволе ра .

5 номерно распределены по его окружнос ти и их количество кратно четырем, а размещенные на этих выступах обмотки образуют четырехАаэную обмотку возбуждения, каждая фаза которой состоит из катушечных секций, занимающих

m соседних выступов, где m 2n-1, an = 2,4,6... °

11и 12

1657943

11и 13

Фиг.д

14и 15

1657943

Фиг. 5

Составитель Л, Гуськов

Техред С.Мигунова Корректор "1 ° СB) борская

Редактор Г. Полионова

Заказ 2420 Тираж 393 Подписное

ВЙИИПИ Государственного к )митета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ПроизводсTB(нно — издательcl,èé комбинат "Патент", г. Ужгород, YJI, I,li арина, 101