Трансформаторный преобразователь линейных перемещений

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>>s G 01 B 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Ilo изОБРеТениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4828392/28 (22) 22,05,91 (46) 30.10,92, Бюл, N 40 (71) Специальна.е конст.рукторское бюро магнитной гидродинамики Института физики АН ЛатвССР (72) И,П.Квасневский, B.È.ßêóøîíoê. .М.Н,Левин и B.Ï.EôèìoB . (56}. Авторское свидетельство СССР

N 149044.7, кл. 6 01 В 7/00, 1988. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к технике измерения:линейных перемещений электромагнитными методами в условиях меняющихся и повышенных температур. Цель изобретеИзобретение относится к области приборостроения, в частности, к технике измерения линейных перемещений, и может быть использовано в научных исследованиях, промышленных объектах и объектах атомной энергетики, работающих в условиях повышенных и изменяющихся температур.

Известен трансформаторный преобразователь линейных перемещений по авт. св.

К 1490447, который содер>кит цилиндрический корпус, закрепленную в нем секцианированную обмотку возбуждения и размещенную соосно внутри нее измерительную обмотку, установленную с возможностью линейного перемещения, который отличается тем, что, с целью повышения точности измерений за счет повышения линейности характеристики преобразования, обмотка возбу>кдения выполнена трехсек=

„,5U„„1772599 А1 ния — повышение точности за счет исключения погрешности измерений в условиях меняющихся и повышенных температур и повышение линейности характеристики, В устройстве для измерения линейных перемещений обмотку возбуждения выполняют из двух секций, определенным.образом располагают их друг относительно друга с определенной взаимосвязью размеров секций и их соединений, Измеряют отношение напряжений в двух разомкнутых контурах в переменном магнитном пале. Разность напряжений секций измерительной обмотки в зоне линейности индукции магнитного поля пропорциональна индукции, не зависит от перемещений и постоянна. 2 ил.

С: ционной, две из секций соедийены между собой последовательно — согласно через встречно подключенную с ним третью секцию, длина которой составляет 0,3 — 0,4 полной длины обмотки возбуждения, а измерительная обмотка выполнена двухсекционнай с встречным соединением секций и имеет длину 0,6 — 0,7 полной длины обмотки возбуждения, Устройство по авт. св. N (Л

1490447 принята за прототип. Q

Данное устройство имеет следующие 10 недостатки:

1. Значительная температурная погрешность. Даже при нормальных условиях эксплуатации, предусматривающих изменение температуры в пределах нескольких десятков градусов, магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения. будет изменяться из-за изменения омического сопротивления обмотки, а также из-за неста1772599

1г 0.41>

30

55 бильностей источника питания (хотя бы нестабильности сети в пределах, предусмотренных ГОСТом), Особенно существенен этот недостаток при работе устройства в условиях повышенных и изменяющихся температур. При этом величина магнитного поля изменяется не только в результате существенного изменения омического сопротивления обмотки (в несколько раз), но из-за неизбежного изменения всех линейных размеров элементов преобразователя (диаметров катушек возбуждения и измерительных, расстояний между катушками и т.д.).

2. Дополнительная погрешность из-за .нелинейности характеристики. Характеристика данного преобразователя может быть линейной только о ограниченном диапазоне перемещений. В частности за пределами обмотки возбуждения она принципиально не может быть линейной. В авт. свид, не оговорена величина перемещения, при которой характеристика линейна, но из приведенных размеров обмоток возбуждения и измерительной следует, что при перемещении более 0,15 длины обмотки возбу>кдения характеристика будет нелинейной.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и линейности характеристики преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный преобразователь линейных перемещений содержит цилиндрический корпус, размещенную в нем двухсекционную обмотку возбуждения, секции которой соединены последовательно- 35 встречно и подключены к источнику переменного тока, подвижный стержень, размещенный соосно с цилиндрическим корпусом и размещенную на немдвухсекционную измерительную обмотку, причем расстояние между секциями обмотки возбуждения выбрано равным половине среднего диаметра этих секций, секции измерительной обмотки выполнены с наружным диаметром, меньшим или равным половине среднего диаметра секций обмотки возбуждения, а расстояние 1г между нару>кными сторонами секций измерительной обмотки выбрано из условия 1г 0,4 I>, где

li -- расстояние между центрами обмотки возбуждения.

На фиг. 1 представлен преобразователь (роперечный разрез); на фиг. 2 — кривая распределения индукции магнитного поля возбуждающей обмотки.

Трансформаторный преобразователь линейных перемещений содержит цилиндрический корпус 1 с закрепленной в нем двухсекционной обмоткой возбуждения с секциями 2 и 3. Секции 2 и 3 обмотки возбуждения расположены друг от друга на расстоянии lг, равном половине среднего диаметра Оср этих секций, соединены встречно-последовательно и подключены к источнику переменного тока. Внутри обмотки возбуждения соосно с ней установлен стержень 4, соединенный с контролируемым объектом. и имеющий воэможность перемещения, на котором размещена двухсекционная измерительная обмотка, секции 5 и 6 которой выполнены наружным диаметрам dH, равным или меньше половины среднего диаметра D

— расстояние между секциями 2 и 3 обмотки возбуждения.

Т ран сформаторн ый и реобразователь работает следующим образом.

Обмотка возбуждения получает питание от источника переменного тока, и так как секции этой обмотки 2 и 3 соединены встречно-последовательно, она создает магнитное поле, распределение аксиальной составляющей индукции которого вдоль оси обмоток возбуждения показано яа фиг, 2.

В результате расчетов на 3ВМ (достаточно просто распределение индукции рассчитывается лищь для случая одновитковых секций обмотки возбуждения) и экспериментальных исследований получено. что при 1 = 0,5 Оср зона постоянного градиента индукции магнитного поля максимальна, В секциях 5 и 6 измерительной обмотки магнитное поле наводит напряжения, величины которых будут пропорциональны величинам магнитного паля в областях расгголожения этих секций. Если в начальном положении секции 5 и 6 измерительной обмотки располагаются симметрично относительно секций 2 и 3 обмотки возбуждения, то в них наведутся напряжения, одинаковые по величине и противоположные по фазе.

Алгебраическая сумма этих напряжений равна нулю, При линейном осесимметричном перемещенйи стержня 4, связанного с контролируемым объектом, относительно обмотки возбуждения- в одной секции измерительной обмотки напряжение возрастает, а в другой убывает, а их алгебраическая сумма линейно возрастает. Так как обмотка возбуждения создает магнитное поле с постоянным градиентом в области перемещений, то и функция преобразования перемещений в напряжениелинейна, Алгебраическая раз1772599 ность напряжений от сакций измерительной обмотки постоянна в области постоянного градиента и зависит только лишь от величины магнитного поля. Отношение алгебраической суммы и разности напряжений от секций измерительной обмотки пропорционально линейному перемещению контролируемого объекта и не зависит от величины магнитного поля, т,е. предлагаемое решение позволяет существенно увеличить точность преобразователя линейных перемещений за счет исключения влияния нестабильности магнитного поля.

Таким образом, вышеуказанная совокупность существенных признаков заявляемого устройства обеспечивает:

1, Повышение точности измерений в условиях повышенных и изменяющихся температур за счет исключения температурных погрешностей, связанных с изменениями индукции магнитного поля возбуждающей обмотки при температурных воздействиях.

2. Повышение точности измерений за счет повышения линейности характеристики, Теоретические расчеты и экспериментальные исследования показали, что характеристика вцентральной области,,ограниченной 0,4li (расстояния между секциями обмотки возбуждения) и ddt= 0,5Сср (среднего диаметра секций обмотки возбуждения) имеет линейность не менее 0,2 . А в области, ограниченной 0,6f>, нелинейность характеристики достигает примерно 1,0.

5 Формула изобретения

Трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий цилиндрический корпус, размещенную в нем

10 двухсекционную обмотку возбуждения, секции которой соединены последовательно встречно и подключены к источнику переменного тока, подвижный стержень, размещенный соосно с цилиндрическим

15 корпусом, и размещенную нэ нем двухсекционную измерительную обмотку, о т л ич э ю шийся тем, что, с целью повышения точности и линейности характеристики преобразования, расстояние между секциями

20 обмотки выбрано равным половине среднего диаметра этих секций, секции измерительной обмотки выполнены с наружным диаметром, меньшим или равным половине среднего диаметра секции обмотки возбуж25 дения, а расстояние b между наружными сторонами секций измерительной обмотки выбрано из условия lz 0,4 l, где I> — расстояние между центрами секций обмотки возбуждения.

1772599

Составитель Э.Федотова

Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3836 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5