Датчик изменений линейных ускорений

 

Использование: изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения первой производной ускорения движущихся тел по времени , Сущность изобретения: датчик содержит цилиндрический магнитопровод, измерительные обмотки и подвижный радиально намагниченный магнит. Новым является наличие на внутренней поверхности магнитопровода кругового паза шириной, равной ширине подвижного элемента, а также установка в торцах магиитопровода и оси магнитопровода кольцевых магнитов полюсами к одноименным полюсам подвижного элемента. С цэлью увэличения чувствительности в пазу размещена дополнительная измерительная обмотка, включенная последовательно согласно с основными. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАПИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 Р 15/11

ГОСУДАР СТ В Е ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2! ) 4805910/10 (22} 23.03.90 (46) 23.11,92. Бюл, ¹ 43 (75) M.Ô, Зарипов и Н,У. Маллин (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 1506361, кл, G 01 Р 15/11, 1989.

2. Авторское свидетельство СССР № 481842, кл. G 01 Р 15/16, 1973. (54) ДАТЧИК ИЗМЕНЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ

УСКОРЕНИЙ (57) Использование: изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения первой производной ускорения движущихся тел по вреИзобретение относится к области информационно-измерительной техники, предназначено для измерения первой производной ускорения движущихся тел по времени и может быть использовано для .контроля виброускорений или динамических нагрузок при ударах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является преобразователь изменений линейных ускорений, содержащий полый цилиндрический магнитопровод, две обмотки у оснований магни.. топровода, соединенные последовательно согласно, и в качестве подвижного элемента — радиально намагниченный магнит, свободно охватывающий магнитомягкую ось, соединяющую основания магнитопровода (11.

Недостатком известного устройства является то, что измерение первой производной ускорения в этом приборе возможно

- лишь для коротких импульсов ускорения не-, большой амплитуды. Этот недостаток объясняется отсутствием в конструкции

„„50„„7ПУОТ1 А1 мени, Сущность изобретения: датчик содержит цилиндрический магнитопровод, измерительные обмотки и подвижный радиально намагниченный магнит. Новым является наличие на внутренней поверхности магнитопровода кругового паза шириной, равной ширине подвижного элемента, а также установка в торцах магнитопровода и оси маг- . нитопровода кольцевых магнитов полюсами к одноименным полюсам подвижного элемента. С целью увэличения чувствительности в пазу размещена дополнительная измерительная .обмотка, включенная последовательно согласно с основными. 1 з,п. ф-лы, "; ил. преобразователя узла положительной жесткости, взаимодействующего с подвижным элементом. При воздействии на устройство силы инерции, обусловленной ускорением и превышающей силу притяжения магнита к полюсу, инерционная масса сместится. Но сила притяжения смещенного магнита не увеличится по сравнению с исходным положением, и даже, если внешняя сила при этом не возрастет, а лишь останется постоянной, инерционный элемент будет непрерывно смещаться до достижения крайнего положения. Возвращение подвижной массы в исходное состояние будет происходить при уменьшении внешнего воздействия до величин, меньших силы притяжения магнита к полюсу. При нагрузках, создаваемых большими величинами ускорений, движение инерционной массы происходит с пропорционально большей скоростью и быстрее достигаются крайние положения.

Другой недостаток известного преобразователя — невысокая чувствительность, как следствие малоэффективного использования магнитного поля подвижной массы, т.к., 3

1777091 полезно задействован поток только той части постоянного магнита, которая перекрывается площадью полюса.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике изменений линейных ускорений, содержащем полый цилиндрический магнитопровод, две обмотки у оснований магнитопровода, соединенные последовательно согласно, и в ка естве подвижного элемента — радиально намагниченный магнит, свободно охватывающий магнитомягкую ось, соединяющую основания магнитоправода, на внутренней поверхности магнитопровода расположен круговой паз шириной, равной ширине подвижного элемента, в торцах цилиндрического магнитопровода и магнитомягкой оси соосно установлены кольцевые продольно намагниченные магниты полюсами к одноименным полюсам подви>кного элемента, причем магниты в торцах цилиндра имеют внутренний диаметр, одинаковый с внутренним диаметром цилиндра, кольцевые магниты в торцах оси имеют наружный диаметр, совпадающий с диаметром оси, при этом llofll008 у магнитов большого диаметра расположены на противолежащих ребрах.

С целью увеличения чувствительности датчика в пазу размещена дополнительная измерительная обмотка, включенная последовательно согласно с основными и имеющая внутренний радиус, равный внутреннему радиусу магнитопровода, В заявляемом устройстве на внутренней поверхности магнитопровода имеется круговой паз ширино", равной ширине подвижного элемента, в торцах магнитопровода и оси установлены кольцевые магниты полюсами к одноименным полюсам подвижного элемента, При таком решении на смещенную инерционную массу действует возвратное усилие со стороны кольцевых магнитов. Г!одобное использование и размещение магнитов реализует возможности магнитной пружины, противоусилие котор Jll тем сильнее, чем больше отклонение подвижного элемента от положения равновесия. Предлагаемое устройство способно измерять величину изменений ускорений не только при кратковременных, но и при длительных.воздействиях инерционных сил, Преимущество, достигнутое относительно прототипа, обусловлено тем, что инерционная масса лишена возможности непрерывного движения в течение всего периода, постоянного по величине воздействия, большего чем сила притяжения магнитной подвижной f48cодна пара продольно намагниченных колец

45 10 и 11 с расположением полюсов на противолежащих внутреннем и внешнем ребрах установлена в торцах цилиндра 1, вплотную к обмоткам 5 и 6. При этом полюса кольцевых магнитов 8 и 9, 10 и 11 направлены к

50 одноименным полюсам инерционного элемента 7.

На внутренней поверхности цилиндра 1 выполнен круговой паз 12, ширина которого равна ширине подвижного элемента 7, а местонахождение паза сбответствует центральному положению инерционной массы

7, В пазу 12 уложена дополнительная измерительная обмотка 13, включенная последовательно согласно с основными обмотками

5 и 6.

40 сы к полюсу, т,к, возвратное усилие магнитной пружины увеличивается пропорционально отклонению подвижного элемента от исходного поло>кения.

Известен измерительный преобразователь, содержащий полый цилиндрический магнитопровод с внутренним кольцевым полюсом (2). У оснований магнитопровода расположены две основные измерительные обмотки, включенные последовательно согласно инерционной массой служит ради> ально намагниченный магнит, вплотную к обеим сторонам полюса расположены дополнительные измерительные обмотки.

Б заявляемом техническом решении имеется дополнительная измерительная обмотка, уложенная в круговой паз на внутренней поверхности магнитопровода.

Это решение позволяет реализовать более эффективное использование магнитного поля инерционного элемента и поэтому получить более высокую чувствительность, чем в прототипе, Вместе с тем использование одной дополнительной измерительной обмотки вместо двух, как в измерительном преобразователе (2), позволяет повысить надежность устройства без снижения чувствительности, достигаемой применением известного технического решения.

На чертеже приведена конструкция предлагаемого датчика, Датчик изменений линейных ускорений содержит полый ферромагнитный цилиндр

1. Магнитомягкая ось 2 соединяет между собой ферромагнитные фланцы 3 и 4, прилега1ощие к цилиндру 1. На оси 2 у фланцев расположены две измерительные обмотки 5 и 6, включенные последовательно согласно.

Инерционный элемент 7, представляющий собой радиально намагниченный магнит, свободно охватывает ось 2, в торцах которой вплотную к фланцам установлена пара продольно намагниченных колец 8 и 9, ещв

1777091

Использование заявляемого технического решения позволит производить измерения изменений ускорений как при кратковременных, так и при длительных воздействиях инерционных сил, что удешевит стоимость измерительного комплекса

Составитель M. Иванов

Техред М.Моргентал Корректор O. Kpaaqoaa

Редактор

Заказ 4120 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Датчик работает следующим образом.

При движении исследуемого объекта с постоянной скоростью инерционный элемент 7 находится в среднем положении под действием сил отталкивания одноименных полюсов подвижной массы и пар кольцевых магнитов 8, 9 и 10, 11. При этом на выходе датчика сигнал отсутствует.

Если движение объекта происходит с постоянным ускорением, то подвижный магнит 7 занимает устойчивое смещенное положение в результате воздействия силы инерции неизменной величины. В этом случае распределение магнитного потока в правой и левой частях датчика неравномерно, но постоянно во времени, поэтому выходной сигнал также равен нулю.

Фиксированность положения инерционной массы при наличии постоянной по величине силы инерции обеспечивается взаимоотталкиванием одноименных полюсов подвижного элемента 7 и магнитов 8, 9 и 10, 11.

В том случае, когда объект перемещается с переменным ускорением, подвижный элемент 7 движется под влиянием изменяющейся силы инерции. Изменения потока, происходящие при этом, наводят ЭДС в измерительных обмотках 5 и 6, При пересечении витков катушки 13 полем движущегося магнита в них также наводится ЭДС, которая складывается с ЭДС, полученными в основных измерительных катушках. за счет уменьшения объема используемой ап паратуры.

Формула изобретения

1. Датчик изменений линейных ускоре5 ний, содержащий полый цилиндрический магнитопровод, две основные обмотки у оснований магнитопроводэ; соединенные последовательно согласно, и подвижный элемент в виде радиал но намагниченного

10 магнита, свободно охватывающего магнитомягкую ось, соединяющую основания магнитопровода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, на внутренней поверхности магниторовода

15 выполнен круговой паз, ширина которого равна ширине подвижного элемента, в торцах цилиндрического мэгнитопровода и магнитомягкой оси соосно установлены кольцевые продольно намагниченные маг20 ниты, расположенные одноименными полюсами к полюсам подвижного элемента, причем кольцевые магниты в торцах цилиндрического мэгнитопровода имеют внутренний диаметр, равный внутреннемудиаметру

25 .цилиндрического магнитопровода, кольцевые магниты в торцах магнитомягкой оси имеют наружный диаметр, равный наружному диаметру магнитомягкой оси, при этом полюса у каждого кольцевого магнита боль30 шого диаметра расположены по диагонали его сечения.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что в круговом пазу размещена дополнительная измерительная обмотка, вклю35 ченная последовательно согласно с основными обмотками, при этом внутренний радиус дополнительной обмотки равен внутреннему радиусу цилиндрического магнитопровода.

8 15 1 f1 6 Ф