Устройство для измерения угловых перемещений

 

ОПИСА1НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

111) 600386

Со1оз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.05.76 (21) 2359373/25-28 с присоединением заявки № (51) М. Кл. - G 01Â 7/30

G 08С 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (53) УДК 531.719(088.8) (45) Дата опубликовaíèÿ опиcàíèÿ 1 .04.78 по делам изобретений н отнрытнй (72) Авторы изобретения

В. П. Вархаев, В. Б. Кудрявцев и Ю. Ф. Новожилов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться в системах автоматического контроля угловых перемещений.

Известны устройства, основанные на преобразовании углового перемещения в частоту с промежуточным параметром в виде индукции магнитного поля (1 и 2).

В качестве чувствительного элемента в таких устройствах используется высокочуBcTBiiтельный измеритель индукции магнитного поля с частотным выходом, например протоннопрецессиоиный датчик, что позволяет измерять угловые перемещения с высокой точностью.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, содержащее входной вал, корпус, магнитную систему, состоящую из неподвижной части, жестко соединенной с корпусом, и подвижной части, жестко соединенной с валом, и частотный преобразователь индукции магнитного поля (3).

Неподвижная и подвижная части магии гной системы в простейшем варианте могут быть выполнены, например, в виде колец

Гельмгольца, по которым протекает постоянный ток неизменной величины.

Частотный преобразователь индукции магнитного поля размещен внутри магнитной системы. Частота сигнала на выходе преобразователя пропорционалы1а и1lду кции магнитного поля в его зоне, а индукция cóìèàpHoI 0 магнитного поля подвижной и неподвижной частей магшпиой системы пропорциональна углу поворота входного вала устройства.

Нсдостатком устройств, использующих частотный преобразователь магнитной индукции протонно-прецессионного типа, является относительно малое быстродействие, связанное с циклическим характером работы протоннопрецессионного датчика (каждому циклу измерения предшествует поляризация рабочего вещества) .

15 Цель изобретения — повышение оперативности измерения.

Для этого предлагаемое устройство снабжено редуктором, входной вал которого жестко соединен с входным валом устройстьа, корпус жестко соединен с неподвижной частью магнитной системы, выходной вал — с частотным преобразователем, а частотный преобразователь выполнен в виде квантового самогенерирующего датчика.

Использование редуктора позволяет covpaнить неизменным угол между суммарным магнитным полем, создаваемым магнитной системОЙ, li геометрическ011 Осью датчика при повороте входного вала устройства. Этим

30 обсспечивается постоянная ориентация датчи600380 ка в магнитном поле, что позволяет использовать в качестве частотного преобразователя самогснерирующеи квантовыи датчик и тем самым повысить оперативность измерения угловых перемещений, сохранив высокую точность измерения, присущую про готипу.

1-ia чертеже представлена схема устройства.

Внутри корпуса 1, являющегося одновременно магнитным экраном, расположены неподвижная часть 2 магнптнои системы, жестко соединенная с корпусом, II подвижная пасть 3 магнитной системы, жестко соединенная с входным валом 4 устройства, задающим угловое перемещение сс. С неподвижной частью 2 магнитной системы жестко соедпIIcII корпус редуктора 5, входпой вал 6 которого соединен с входным валом 4 устроиства, а выходной вал / — с кьаптовым самогеперпрующим датчиком 8.

Ы исходном положении устройства подвижная 3 и неподвижная 2 части магнитной системы взаимно ориентированы так, что индукция суммарного магнитного поля, создаваемоIo магнитной системой за счет протекания по ес обмоткам постоянного тока, имеет некоторое начальное значение. При этом квантовый датчик 8 занимает такое положение, что его геометрическая ось образует оптимальньш угол (около 45 ) с направлением вектора индукции, чем обеспечивается наилучшее качество сигнала на выходе датчика.

При повороте входного вала устройства на некоторый угол изменяется взаимное положение подвижной 3 и неподвижной 2 частей магнитной системы, в результате чего меняются величина и направление вектора суммарной индукции в зоне датчика, приращения которых функционально связаны с углом поворота входного вала 4.

Угловое положение вектора индукции изменяется на величину к. В частном случае, например при равенстве индукций, создаваемых подвижной и неподвижной частями магнитной системы (а этот случай наиболее благоприятен с точки зрения угловой чувствительности устройства) коэффициент пропор1 циональности К= —.

При коэффициенте редукции редуктора 5, численно равном К, геометрическая ось датчика 8 изменяет свое угловое положение на угол Ка, поэтому угол между нею и вектором суммарной индукции магнитного поля сохраняется неизменным.

В результате поворота входного вала модуль вектора индукции в зоне квантового датчика получает приращение. Это приводит к соответствующему приращенгпо частоты на выходе квантового датчика 8.

Сохранение неизменной ориентации датчика в суммарном магнитном поле исключает

10 погрешность измерения, связанную с ориентационными сдвигами частоты выходного сигнала, поэтому приращение частоты связано функциональной зависимостью лишь с угловым перемещением входного вала. Вместе с

15 тем использование в качестве частотного преобразователя магнитной индукции квантового самогенерирующего датчика позволяет повысить оперативность преобразования угловых перемещений за счет исключения затрат врс20 мени на поляризацию рабочего вещества или перестройку преобразователя на поддиапазоны угловых перемещений. Это сохраняет ра. ботоспособность и точность прототипа.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых перемещений, содержащее входной вал, корпус, 30 магнитную систему, состоящую из неподвижной части, жестко соединенной с корпусом, и подвижной части, жестко соединенной с валом, и частотный преобразователь индукции магнитного поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 35 с целью повышения оперативности измерения, оно снабжено редуктором, входной вал которого жестко соединен с входным валом устройства, корпус жестко соединен с неподвижной частью магнитной системы, выходной

40 вал — с частотным преобразователем, а частотный преобразователь выполнен в виде квантового самогенерирующего датчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Авторское свидетельство СССР № 197295, кл. G 08С 9/04, 1965.

2. Кудрявцев В. Б. и др. Прецизионные частотные преобразователи автоматизированных систем контроля и управления. М., «Энергия: ), 50 1974, с. 110, 111.

3. Авторское свидетельство СССР №223623, кл. G 08С 9/00, 1967.

Редактор О. Юркова

Составитель А. Куликов

Техред Н. Рыбкина

Корректор Н. Федорова

Заказ 407/4 Изд. ¹ 353 Тираж 892

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пр. Сапунова, 2

Подписное