Вихретоковый имитатор перемещений



Вихретоковый имитатор перемещений
Вихретоковый имитатор перемещений
Вихретоковый имитатор перемещений

 


Владельцы патента RU 2601266:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проверки и настройки вихретоковых дифференциальных датчиков перемещения. Технический результат: расширение функциональных возможностей за счет обеспечения имитации механического смещения контролируемого объекта как поперек плоскости чувствительного элемента вихретокового датчика перемещения (зазора), так и вдоль плоскости его чувствительного элемента. Сущность: вихретоковый имитатор перемещений содержит основную обмотку индуктивности, магнитосвязанную с обмоткой возбуждения вихретокового датчика, и основной резистор переменного сопротивления, дополнительную обмотку индуктивности, магнитосвязанную с обмоткой возбуждения и первой измерительной обмоткой вихретокового датчика, и дополнительный резистор переменного сопротивления. Основная обмотка имитатора магнитосвязана со второй измерительной обмоткой датчика. Обе обмотки имитатора выполнены идентично измерительным обмоткам датчика, соединены последовательно и шунтированы основным резистором переменного сопротивления и дополнительным резистором переменного сопротивления. Средний вывод дополнительного резистора переменного сопротивления соединен с общей точкой соединения обмоток имитатора. 3 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проверки и настройки вихретоковых датчиков перемещения.

Известен механический имитатор зазора между чувствительным элементом вихретокового датчика и контролируемым объектом, содержащий скобу с двумя соосными отверстиями, в одном из которых установлен узел задания эталонного перемещения с подвижным стержнем и механизм юстировки с микрометрическим устройством, в другом - узел крепления калибруемого датчика (см., например, а.с. СССР, №1580152, G01B 7/14, 1988 г.).

Недостатком аналога является ограниченные функциональные возможности имитатора: имитация только зазора (перемещения перпендикулярно плоскости чувствительного элемента датчика) и статичность механических измерений.

Вместе с тем известно, что чувствительный элемент вихретокового датчика в виде измерительной обмотки, расположенной вблизи проводящего экрана, представляет собой эквивалентную систему связанных контуров. Благодаря вихретоковым токам, текущим в проводящем экране, в измерительную обмотку датчика вносится эквивалентное сопротивление, величина которого является функцией зазора между датчиком и экраном. Изменяя эквивалентное сопротивление, вносимое в измерительную обмотку датчика, имитируют изменение величины зазора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является вихретоковый имитатор вибрации, содержащий обмотку индуктивности, магнитосвязанную с обмоткой возбуждения вихретокового датчика, работающего в резонансном режиме и возбуждаемого от внешнего генератора, и резистор переменного сопротивления, которым осуществляют шунтирование индуктивности имитатора по закону вибрации объекта (см. «Эквивалентный электрический метод определения амплитудно-частотной характеристики вихретоковых датчиков виброперемещения», А.Е. Манохин, Н.Б. Герасимов, журнал «Измерительная техника», №6, 2000, стр. 43-45).

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности имитатора, а именно имитация изменения только зазора между датчиком и экраном и невозможность имитации перемещения вдоль плоскости чувствительного элемента вихретокового датчика перемещений.

Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей устройства, а именно имитации механического смещения контролируемого объекта как поперек плоскости чувствительного элемента вихретокового датчика перемещения (зазора), так и дополнительной имитации перемещения вдоль плоскости его чувствительного элемента.

Ожидаемый технический эффект достигается тем, что в вихретоковый имитатор перемещений, содержащий основную обмотку индуктивности, магнитосвязанную с обмоткой возбуждения вихретокового датчика, и основной резистор переменного сопротивления, введена дополнительная обмотка индуктивности, магнитосвязанная с обмоткой возбуждения и первой измерительной обмоткой вихретокового датчика, и дополнительный резистор переменного сопротивления, кроме того, основная обмотка имитатора магнитосвязана со второй измерительной обмоткой датчика, обе обмотки имитатора выполнены идентично измерительным обмоткам датчика, соединены последовательно и шунтированы основным резистором переменного сопротивления и дополнительным резистором переменного сопротивления, причем средний вывод дополнительного резистора переменного сопротивления соединен с общей точкой соединения обмоток имитатора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 показана конструкция вихретокового датчика перемещений, взаимодействующая с контролируемым объектом, а на фиг. 3 показано взаимное расположение вихретокового имитатора и вихретокового датчика перемещений при испытаниях.

Вихретоковый имитатор перемещений 1 (фиг. 1) содержит основную обмотку индуктивности 2, магнитосвязанную с обмоткой возбуждения 3 вихретокового датчика 4, работающего в резонансном режиме и возбуждаемого от внешнего генератора 5, основной резистор переменного сопротивления 6 и дополнительную обмотку индуктивности 7, магнитосвязанную с обмоткой возбуждения 3 и первой измерительной обмоткой 8 вихретокового датчика 4, и дополнительный резистор переменного сопротивления 9. Кроме того, основная обмотка имитатора 2 магнитосвязана со второй измерительной обмоткой 10 датчика 4, обе обмотки 2 и 7 имитатора 1 выполнены идентично измерительным обмоткам 8 и 10 датчика 4, соединены последовательно и шунтированы основным резистором переменного сопротивления 6 и дополнительным резистором переменного сопротивления 9, причем средний вывод дополнительного резистора переменного сопротивления 9 соединен с общей точкой соединения обмоток 2 и 7 имитатора 1. Противоположные концы измерительных обмоток 8 и 10 датчика 4 подключены к входам дифференциального усилителя 11.

Вихретоковый датчик перемещения 4 (см. фиг. 2) содержит установленные в открытой части корпуса прямоугольную обмотку возбуждения 3 и две прямоугольные одинаково выполненные измерительные обмотки 8, 10, включенные навстречу друг другу. Они расположены симметрично по краям обмотки возбуждения 3 в параллельных плоскостях с ней, причем ширина обмоток 8, 10 не превышает ширины обмотки возбуждения 3 (см., например, патент RU №2163350, 1999 г.). Металлический контролируемый объект 12 установлен с возможностью перемещения вдоль открытой части корпуса датчика 4 и на некотором расстоянии h относительно него.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на измеритель перемещения высокочастотный генератор 5 возбуждается на резонансной частоте колебательного контура, образованного индуктивностью обмотки возбуждения 3 вихретокового датчика 4 и выходной емкостью генератора 5. В результате на обмотке 3 датчика 4 возникает переменное напряжение Uh, амплитуда которого зависит от расстояния h до контролируемого объекта 12. Металлический объект 12, перемещаясь параллельно плоскости обмотки возбуждения 3, «возмущает» электромагнитное поле в пределах, охватываемых витками обмотки возбуждения 3, что приводит к появлению разностного сигнала, вырабатываемого встречно включенными измерительными обмотками 8 и 10. Величина этого разностного сигнала тем больше, чем больше смещение L контролируемого объекта 12 от середины к ее краям. Максимальное перемещение ±Lmax объекта 12, контролируемое датчиком 4, определяется разностью между длиной обмотки возбуждения 3 и шириной контролируемого объекта 12. Разностный сигнал Uл после усиления дифференциальным усилителем 11 поступает на индикатор (не показан).

При калибровке вихретокового датчика перемещений 4 имитатор перемещений устанавливается перед датчиком 4 так, как показано на фиг. 3. Уменьшение величины сопротивления 6 приводит к одинаковому шунтированию обмоток 2 и 7 и увеличению активных потерь, вносимых в обмотку возбуждения 3, что, в свою очередь, приводит к уменьшению напряжения Uh на обмотке возбуждения 3. Это интерпретируется как уменьшение зазора h. В то же время, уменьшение сопротивления 6 приводит и к увеличению потерь в измерительных обмотках 8 и 10 датчика 4. Но эти потери одинаковы, поэтому разностного сигнала Uл не возникает.

Изменение величины сопротивления 9 приводит к неодинаковому шунтированию обмоток 2 и 7 (в то время как одна обмотка шунтируется сильнее, другая разгружается), поэтому появляется разностный сигнал Uл, величина и фаза которого зависит от положения среднего вывода переменного сопротивления 9.

Введение и соответствующее подключение новых элементов в измеритель перемещений обеспечивает расширение его функциональных возможностей за счет имитации механического смещения контролируемого объекта как поперек плоскости чувствительного элемента вихретокового датчика перемещения (зазора), так и дополнительной имитации перемещения вдоль плоскости его чувствительного элемента.

Вихретоковый имитатор перемещений, содержащий основную обмотку индуктивности, магнитосвязанную с обмоткой возбуждения вихретокового датчика перемещения, и основной резистор переменного сопротивления, отличающийся тем, что в него введена дополнительная обмотка индуктивности, магнитосвязанная с обмоткой возбуждения и первой измерительной обмоткой вихретокового датчика, и дополнительный резистор переменного сопротивления, кроме того, основная обмотка имитатора магнитосвязана со второй измерительной обмоткой датчика, обе обмотки имитатора выполнены идентично с измерительными обмотками датчика, соединены последовательно и шунтированы основным резистором переменного сопротивления и дополнительным резистором переменного сопротивления, причем средний вывод дополнительного резистора переменного сопротивления соединен с общей точкой соединения основной и дополнительной обмоток имитатора.



 

Похожие патенты:

Использование: для измерения радиальных зазоров между торцами лопаток рабочего колеса и статорной оболочкой. Сущность изобретения заключается в том, что фиксируется экстремальное значение кода с измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика торцом контролируемой лопатки; фиксируется экстремальное значение кода с измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика центром межлопаточного промежутка, следующего за контролируемой лопаткой; вычисляется радиальный зазор для контролируемой лопатки по разности двух зафиксированных экстремальных значений кодов с измерительного преобразователя.

Демпфер/детектор в сборе содержит модуль (1) датчика перемещения, имеющий катушку (4) и корпус (2) катушки для помещения в него катушки (4) и/или опору (6) катушки для поддержки катушки (4) и демпфер (30) телескопического типа для бытового электроприбора, имеющий корпус (20) демпфера и поршень (22), выполненный с возможностью перемещения в нем и расположенный с ним на одной оси.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области создания средств и методов бесконтактных измерений изменений зазоров между измерительным преобразователем и контролируемой поверхностью.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения расстояний, в частности в качестве датчика в дефектоскопах, профилемерах, нефтяной и газовой промышленности, для измерения геометрии трубопровода и положения дефектоскопа в трубопроводе.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к емкостному датчику для измерения расстояния, в частности, до мишени в литографическом устройстве. Сущность: емкостная измерительная система содержит два или более емкостных датчиков (30a, 30b), один или более источников (306a, 306b) питания переменного тока для подачи питания на емкостные датчики и схему обработки сигналов для обработки сигналов от датчиков.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при конструировании систем виброконтроля габаритных валов роторных машин в электрогенераторах, при эксплуатации турбонасосов, в нефтегазовой промышленности и других областях.

Использование: для измерения зазоров и осевых смещений торцов рабочих лопаток турбины. Сущность изобретения заключается в том, что во взаимодействие с торцом контролируемой лопатки вводят распределенный кластер из двух высокотемпературных одновитковых вихретоковых преобразователей (ОВТП) с чувствительными элементами (ЧЭ) в виде линейного отрезка проводника, устанавливаемых на статорной оболочке с нормированным смещением друг относительно друга в направлении, параллельном оси рабочего колеса (ось X), на расстояние равное ожидаемому смещению торца лопатки Δх0, причем кластер преобразователей устанавливают по оси Х левее выходной кромки лопатки на половину длины ЧЭ (λЧЭ/2), а также ЧЭ преобразователей ориентируют параллельно касательной к средней линии профиля торца лопатки в точке пересечения ее с плоскостью вращения, проходящей через геометрический центр кластера преобразователей (середина линии, соединяющей центры ЧЭ преобразователей); из совокупности результатов преобразования параметров первого ЧЭ с торцевыми кромками спинки и корыта каждой контролируемой лопатки выбирают наименьшее из экстремальных значений кодов, а из совокупности результатов преобразования параметров второго ЧЭ с торцевыми кромками спинки и корыта каждой контролируемой лопатки выбирают наибольшее из экстремальных значений кодов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения искривлений трубчатых каналов, преимущественно в атомной энергетике. Сущность: индуктивный измеритель искривления трубчатого канала содержит индуктивные датчики зазора, соединенные с измерительной системой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля изгиба удлиненных изделий, в частности каналов активной зоны ядерного реактора.

Использование: для уменьшения температурной погрешности при измерении перемещений электропроводящих объектов в условиях воздействия высоких температур. Сущность: в одновитковом вихретоковом преобразователе во внутреннем проводнике его коаксиального токовода, соединяющего чувствительный элемент с объемным витком согласующего трансформатора, располагают первую термопару.
Наверх