Трансформаторный преобразователь линейных перемещений

 

Область использования - контрольно-измерительная техника. Технический результат - возможность осуществления двухмерных измерений отклонения от прямолинейности в плоскости заданного поперечного сечения и повышения их точности. Сущность изобретения: преобразователь содержит натянутую струну 1, проходящую сквозь кольцевой магнитопровод 2 с двумя уложенными в пазах взаимно перпендикулярными измерительными обмотками 3, 4, создающими магнитное поле, направление векторов магнитной индукции которого совпадает с осями X и Y. Количество витков в обмотках распределено пропорционально косинусу центрального угла α и b между направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого соответствующей обмоткой, и лучом, направленным на середину паза, в который уложены витки данной обмотки. В результате такого распределения обмоток магнитное поле, создаваемое каждой из обмоток, имеет одинаковую плотность магнитного потока по всей ширине воздушного зазора магнитопровода. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения отклонений от прямолинейности и формы поверхности длинномерных деталей типа труба.

Известны устройства с фотоэлектрическими преобразователями линейных перемещений, в которых эталоном прямой линии служит луч оптического квантового генератора, и измерение перемещений относительно энергетического центра луча в плоскости осуществляется с помощью фоточувствительного приемника [1] Такие устройства имеют значительную погрешность измерения и недостаточно надежны в эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трансформаторный преобразователь линейных перемещений к устройству для измерений отклонения от прямолинейности, содержащий эталон прямой линии в виде натянутой струны, возбуждаемой током высокой частоты, и каретку, имеющую магнитопровод, на котором расположены две дифференциально включенные измерительные обмотки, причем магнитопровод выполнен в виде двух С-образных ферритовых сердечников, расположенных магнитными зазорами навстречу друг другу в плоскости, перпендикулярной струне. Преобразователь измеряет смещение каретки вдоль оси магнитных зазоров сердечников [2] Недостатком этого измерительного преобразователя является то, что он не обеспечивает двухмерности (в плоскости) контроля линейных перемещений при измерениях отклонения от прямолинейности длинномерных деталей и не обладает достаточной точностью.

Технический результат изобретения заключается в осуществлении двухмерных измерений отклонений от прямолинейности в плоскости заданного поперечного сечения и повышения их точности.

Это достигается тем, что предложен трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий эталон прямой линии в виде проводника и магнитопровод, установленный с возможностью перемещения по двум координатным осям и выполненный в виде охватывающего проводник кольца, в пазах которого расположены две взаимно перпендикулярные обмотки с синусным и косинусным распределением числа витков по пазам магнитопровода.

На чертеже изображен трансформаторный преобразователь линейных перемещений.

Преобразователь содержит натянутый проводник 1, который проходит сквозь кольцевой магнитопровод 2 с двумя взаимно перпендикулярными измерительными обмотками: обмотка 2, создающая при протекании по ней электрического тока магнитное поле, направление вектора В_х магнитной индукции которого совпадает с координатной осью Х, и обмотка 4, создающая магнитное поле, направление вектора В_у магнитной индукции которого совпадает с координатной осью Y.

На внутренней поверхности магнитопровода 2 имеются пазы, равномерно расположенные по всему кольцу. В пазах уложены измерительные обмотки 3 и 4, количество витков каждой из которых распределено пропорционально косинусу центрального угла между направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого соответствующей обмоткой, и лучом, направленным на середину паза, в который уложены витки (косинусу угла α для обмотки 3 и косинусу угла β для обмотки 4).

В результате такого распределения витков обмоток магнитное поле, создаваемое каждой из обмоток при протекании по ним электрического тока, имеет одинаковую плотность магнитного потока по всей ширине воздушного зазора магнитопровода 2.

Проводник 1 возбуждается генератором 5 частотой 10-15 кГц. Потокосцепление измерительных обмоток 3 и 4 с проводником 1 (в соответствии с принципом обратимости) изменяется линейно при ее перемещении в каком-либо поперечном сечении в любую сторону от центра магнитопровода 2, при этом перемещение Х характеризуется пропорциональным изменением напряжения U_х на обмотке 4, а перемещение Y пропорциональным изменением напряжения U_y на обмотке 3 (с изменением полярности напряжений при переходе через центр магнитопровода).

Предложенный трансформаторный преобразователь позволяет измерять отключение от прямолинейности оси внутренней поверхности длинномерных цилиндрических полей деталей с погрешностью менее ±0,005 мм в квадрате ±2 мм в любом направлении заданного поперечного сечения. Преобразователь обладает высокой помехоустойчивостью, а также большой надежностью в работе.

Формула изобретения

ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий установленный с возможностью перемещения по одной координатной оси магнитопровод с измерительными обмотками и эталон прямой линии в виде проводника, предназначенного для подключения к источнику переменного тока, отличающийся тем, что магнитопровод установлен с возможностью перемещения также по второй координатной оси и выполнен в виде охватывающего проводник кольца, а расположенные в его пазах две взаимно перпендикулярные обмотки выполнены с синусным и косинусным распределением числа витков по пазам магнитопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1