Датчик скорости изменения ускорения
Владельцы патента RU 2580212:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)
Изобретение относится к информационно-измерительной технике и вибрационной технике и предназначено для использования в приборостроении и машиностроении. Датчик скорости изменения ускорения содержит ротор с постоянными магнитами, статор с магнитопроводом, измерительную обмотку, при этом измерительная обмотка, закрепленная электрическими выводными концами на неподвижной оси, расположена на плоской спиральной пружине и выполнена с продольными косыми прорезями, а постоянные магниты ротора расположены относительно друг друга противоположными полярностями и закреплены на внутренней стенке магнитопровода. Технический результат - повышение чувствительности датчика. 1 ил.
Изобретение относится к информационно-измерительной технике и вибрационной технике, в частности к средствам индикации и контроля измерений второй производной скорости летательных объектов во времени, генерации низкочастотных механических колебаний, и предназначено для использования в приборостроении и машиностроении.
Известен преобразователь линейных ускорений (авторское свидетельство СССР №1051436, кл. G01P 15/11, 1982 г.), содержащий цилиндрический полый магнитопровод с прямоугольным внутренним полюсом, две обмотки у оснований магнитопровода, соединенных внутренней ферромагнитной осью, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита, высота которого равна высоте внутреннего кругового полюса и который свободно охватывает ферромагнитную ось магнитопровода, магнитопровод выполнен составным, содержащим две симметричные магнитомягкие цилиндрические части, состыкованные друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку, а весь магнитопровод преобразователя заключен в диамагнитный корпус-экран.
Недостатками аналога являются невысокая чувствительность и нелинейность выходной характеристики.
Известен датчик скорости изменения ускорения (авторское свидетельство СССР №466455, кл. G01P 15/08, 1972 г.), содержащий инерционное тело и плунжер, подвешенные на упругих подвесах в корпусе, заполненном газом, датчики перемещения тела и цилиндрического плунжера, датчики силы и компенсационные силы обратной связи датчиков перемещения с датчиками силы. Плунжер выполнен с внутренней центральной перегородкой, а инерционное тело с торцов снабжено цилиндрическими обращенными внутрь его выступами, расположенными с зазором в полостях плунжера.
Недостатком аналога является сложность его конструкции.
Наиболее близким техническим решением является датчик линейных ускорений (патент РФ №2121146, кл. G01P 15/11, 1997 г.), содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с магнитопроводом и измерительной и выходной обмотками, магнитопровод выполнен в виде двух концентричных колец, соединенных радиальными перемычками, измерительная обмотка выполнена в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на внутреннее кольцо магнитопровода, а выходная обмотка намотана на каждую секцию второго кольца магнитопровода, причем магнитопровод снабжен третьим расположенным снаружи концентричным кольцом, соединенным с вторым кольцом магнитопровода радиальными расположенными в створе с основными перемычками магнитопровода, дополнительной измерительной обмоткой, выполненной в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на третье кольцо магнитопровода, а ротор датчика снабжен дополнительным постоянным магнитом, расположенным концентрично основному магниту с направлением одноименных полюсов встречно один другому.
Недостатком прототипа является нелинейность выходной характеристики из-за присутствия в информационном сигнале высших гармоник, которые искажают действительный сигнал с объекта.
Задача изобретения - упрощение конструкции.
Технический результат - улучшение выходных характеристик и повышение чувствительности датчика.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что предложен датчик скорости изменения ускорения, содержащий ротор с постоянными магнитами, статор с магнитопроводом, измерительную обмотку, в котором согласно изобретению измерительная обмотка, закрепленная электрическими выводными концами на неподвижной оси, расположена на плоской спиральной пружине и выполнена с продольными косыми прорезями, а постоянные магниты ротора расположены относительно друг друга противоположными полярностями и закреплены на внутренней стенке магнитопровода.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема датчика скорости изменения ускорения.
Датчик скорости изменения ускорения содержит ротор с постоянными магнитами 1, статор с магнитопроводом 2, измерительную обмотку 3, плоскую спиральную пружину 4, на которую намотана измерительная обмотка 3, закрепленная электрическими выводными концами 5 на неподвижной оси с подвижным элементом 6. Постоянные магниты 1 расположены относительно друг друга противоположными полярностями и закреплены на внутренней стенке магнитопровода 2, служащего корпусом и выполненного прямоугольным. С целью улучшения выходных характеристик и повышения функциональных возможностей на плоской спиральной измерительной обмотке 3 выполнены продольные косые прорези. Выполнение продольных прорезей со скосом способствует увеличению механических характеристик, повышению его линейности за счет компенсации высших нечетных гармоник v=3; 5; 7…, т.е. уничтожаются обратные вращающиеся магнитные поля и последние приводят как к линейности выходных преобразовательных характеристик генератора, так и их увеличению по величине.
Датчик скорости изменения ускорения работает следующим образом.
При перемещении контролируемого объекта с неизменной скоростью подвижный элемент 6 неподвижен, следовательно, ЭДС в нем наводиться не будет. Если контролируемый объект перемещается с постоянным временным градиентом скоростей, то на подвижный элемент 6 датчика действует постоянная по величине сила и он получает фиксированное смещение, что вызывает наведение ЭДС, определяемое измерительной обмоткой 3. В случаях, когда при перемещении исследуемого объекта имеют место вариации ускорения, на подвижный элемент 6 воздействует попеременное по величине и знаку усилие, вызывающее закручивание и раскручивание спиральной пружины 4, относительно ее оси, в результате при колебательном движении пружины 4 относительно магнитного поля постоянных магнитов 1 в ней будет наводиться ЭДС движения, пропорциональная скорости изменения ускорения контролируемого объекта. Электрический сигнал снимается с электрических выводных концов обмотки 5 и при необходимости может быть усилен при помощи усилителя (на чертеже не изображен).
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить чувствительность датчика за счет использования измерительной обмотки, расположенной на подвижном элементе, выполненном в виде спиральной пружины.
Кроме того, заявляемое изобретение позволяет повысить выходные характеристики и линейность работы датчика в режиме генератора механических колебаний за счет выполнения косых прорезей на измерительной обмотке.
Датчик скорости изменения ускорения, содержащий ротор с постоянными магнитами, статор с магнитопроводом, измерительную обмотку, отличающийся тем, что измерительная обмотка, закрепленная электрическими выводными концами на неподвижной оси, расположена на плоской спиральной пружине и выполнена с продольными косыми прорезями, а постоянные магниты ротора расположены относительно друга друг противоположными полярностями и закреплены на внутренней стенке магнитопровода.
