Индукционный датчик линейных перемещений



Индукционный датчик линейных перемещений
Индукционный датчик линейных перемещений

 


Владельцы патента RU 2605641:

Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован, в частности, в системе управления электрогидравлических и электромеханических приводов летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях исполнительных звеньев. Технический результат: снижение температурной погрешности и повышение симметричности выходной характеристики датчика. Сущность: датчик содержит: корпус, трубку, катушку на каркасе из немагнитного материала, подвижный сердечник, выполненный из магнитомягкого материала, который соединен механически с контролируемым объектом посредством немагнитного штока. Катушка содержит две ступенчатые измерительные обмотки и обмотку возбуждения, выполненную проводом по всей длине рабочего хода датчика. Шток и трубка датчика, находящиеся во внутреннем пространстве катушки датчика, выполнены из титановых сплавов ВТ3-1 или ВТ5-1. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в системе управления электрогидравлических и электромеханических приводов летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях исполнительных звеньев.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, прототипом, является индукционный датчик линейного перемещения со стальным немагнитным штоком (см. Патент RU 2367901 C1).

Недостатком известного устройства является температурная погрешность и несимметрия выходной характеристики. Это происходит вследствие того, что под воздействием электромагнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения, в немагнитном стальном штоке, который соединяет сердечник с контролируемым объектом, возникают вихревые токи. Эти вихревые токи создают намагничивающую силу, которая работает в противофазе к намагничивающей силе обмотки возбуждения датчика. При этом суммарная намагничивающая сила обмотки возбуждения в пространстве, занимаемом стальным немагнитным штоком, существенно снижается, что вызывает несимметрию выходной характеристики датчика.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается применением титановых сплавов ВТ3-1 и ВТ5-1 для изготовления деталей, находящихся во внутреннем пространстве катушки (шток и трубка).

Так как величина вихревых токов, наводимых в немагнитном стальном штоке, соединяющем сердечник с контролируемым объектом, и немагнитной стальной трубке обратно пропорциональна сопротивлению короткозамкнутого витка, то уменьшить величину вихревых токов можно увеличивая сопротивление короткозамкнутого витка. Так как удельное электрическое сопротивление титана выше, чем у железа, более чем в четыре раза, то применение титановых сплавов вместо стали для изготовления деталей, находящихся во внутреннем пространстве катушки (шток и трубка), существенно снижает величину вихревых токов, наводимых в этих деталях магнитным полем катушки возбуждения. Кроме того, легирование некоторых титановых сплавов (в частности ВТ3-1, ВТ5-1) алюминием дополнительно увеличивает электрическое сопротивление и уменьшает зависимость электрического сопротивления от изменения температуры.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунком 1.

Индукционный датчик линейных перемещений содержит корпус 1, который совместно с трубкой 3 из титанового сплава обеспечивает защиту катушки 2 от воздействия рабочей жидкости, используемой в комплектуемых агрегатах. Внутри катушки находится подвижный сердечник 4, выполненный из магнитомягкого материала, который соединен механически с контролируемым объектом при помощи штока 5 из титанового сплава.

Катушка состоит из обмотки возбуждения и двух сигнальных обмоток.

Обмотка возбуждения наматывается на каркас 6 из немагнитного материала, намотка производится равномерно по всей длине каркаса 6.

Измерительные обмотки расположены таким образом, чтобы при расположении сердечника в центре катушки напряжения на обоих измерительных обмотках были равны, а при смещении сердечника от среднего положения выходные напряжения изменялись пропорционально, на одной увеличиваться, а на другой уменьшаться.

Датчик работает следующим образом.

На обмотку возбуждения подается напряжение питания переменного тока Uпит, по ней начинает протекать переменный ток, который создает магнитный поток. Сердечник 4 усиливает магнитный поток, создаваемый в обмотке возбуждения, и концентрирует его в пространстве вокруг сердечника 4. При нулевом положении сердечника, наводимые в измерительных обмотках токи равны по значению, но противоположны по фазе. При перемещении подвижной части из нулевого положения равновесие нарушается - выходное напряжение одной измерительной обмотки датчика уменьшается, другой - увеличивается.

Применение титановых сплавов вместо стали для изготовления деталей, находящихся во внутреннем пространстве катушки датчика (шток и трубка), снижает температурную погрешность и повышает симметричность выходной характеристики датчика. Применение титановых сплавов марок ВТ3-1 и ВТ5-1 для изготовления деталей, находящихся во внутреннем пространстве катушки датчика (шток и трубка), обусловлено тем, что в этих сплавах в качестве легирующего элемента используется алюминий массовой долей более 4%, что существенно снижает зависимость электрического сопротивления от изменения температуры.

Описанное устройство, испытанное в лабораторных и промышленных условиях, обеспечивало требуемые характеристики в широком температурном диапазоне окружающей среды.

Индукционный датчик линейных перемещений содержит корпус, трубку, катушку на каркасе из немагнитного материала, подвижный сердечник, выполненный из магнитомягкого материала, который соединен механически с контролируемым объектом посредством немагнитного штока, две ступенчатые измерительные обмотки, обмотку возбуждения, выполненную проводом по всей длине рабочего хода датчика, отличающийся тем, что шток и трубка датчика, находящиеся во внутреннем пространстве катушки датчика, выполнены из титановых сплавов ВТ3-1 или ВТ5-1, что привело к снижению температурной погрешности и повышению симметричности выходной характеристики.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в системе управления электрогидравлических и электромеханических приводов летательных аппаратов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в устройствах, использующих в качестве первичного преобразователя индуктивные дифференциальные измерительные преобразователи, применяемые для измерения перемещений, вибраций и биений валов и объектов, работающих в широком диапазоне нестационарных температур.

Настоящее изобретение относится к конструкции приводного устройства для измерения и/или контроля усилий, которые оно передает или которые оно воспринимает. Заявленный роторно-линейный привод содержит кожух (4) и крышку (1) на одном из концов этого кожуха, при этом кожух (4) воспринимает усилия, передаваемые и/или воспринимаемые рабочим штоком (2), при этом содержит датчик измерения и контроля микроперемещений между двумя концентричными зонами разного диаметра, при этом одна из них соответствует кожуху (4), а другая - внутреннему продолжению крепежной лапки (5) упомянутой крышки (1), при этом зоны соединены между собой кольцевой зоной, деформирующейся в осевом направлении, которая образует фланец (6) крышки (1), при этом датчик (10) содержит обмотки (19, 20, 21), расположенные в ярме (12), которое соединено с одной из концентричных зон, и якорь (13), проходящий в радиальном направлении и соединенный с другой концентричной зоной, причем датчик дополнительно содержит средства измерения для обработки сигналов, поступающих от обмоток, при этом обмотки выполнены в виде тора в ярме (12), которое магнитно замкнуто якорем (13).

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений в авиационной технике, в том числе в различных цепях управления электротехнических, электромеханических устройств.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован, в частности, в гидравлических системах летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях исполнительных гидроцилиндров.

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в ядерной и тепловой энергетике. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных прецизионных преобразователях механических величин. .

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования. .

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

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.
Наверх