Преобразователь перемещения во времяимпульсный сигнал

 

Сава Советских

Социалистических

О П И С А Н И Е (и) 617758

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.07.73 (21) 1925597/18-25 с присоединением заявки Хе (23) Приоритет (51) М. Кл2 G OIV

1/16

G 08С

9/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.78. Бюллетень Ке 28 (53) УДК 550.834 (088.8) (45) Дата опубликования описания 21.07.78 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) 1.. ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ВО ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин, а иь енно к преобразователям механического и, ремещения в пропорциональный временной интервал между импульсами постоянной а . 1литуды, и может быть применено в различ.. х областях техники, например в сейсмоприемнике для регистрации смещений почвы, вызванных сейсмическими волнами. 10

Известны преобразователи перемещений в электрические сигналы, но, как правило, они преобразуют перемещение в амплитуду электрического сигнала, что не позволяет получить высокую точность измерения пере- 15 мещений.

Измерительный преобразователь перемещений во временной интервал содержит насыщающийся магнитопровод из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, изме- 20 рительную обмотку, расположенную на магнитопроводе, подвижный и неподвижный постоянные магниты и два расположенных в зазоре магнитных экрана с окнами, один из которых приводится во враще- 25 ние с постоянной скоростью специальным электродвигателем (1). Недостатком этого преобразователя является сложность и подверженность износу вращающегося узла.

Наиболее близким по технической сущно- ç0

2 сти к изобретению является преобразователь перемещений во время-импульсный сигнал, содержащий электрический генератор развертки, магнитопровод с обмотками и с управляющим элементом, соединенным через кинематический механизм с датчиком перемещения и компаратор (2). Компаратор выполнен в виде датчика Холла, расположенного в зазоре магнитопровода и подключенного к генератору развертки. В этом устройстве нет вращающихся узлов, но недостатками преобразователя являются нелинейность характеристики преобразователя и невысокая точность работы устройства из-за влияния ряда присущих датчикам

Холла ошибок.

Нелинейность преобразования обусловлена обратнопропорциональной зависимостью измененного временного интервала от индукции в зазоре магнитопровода, нелинейностью зависимости магнитной индукции в зазоре от напряженности приложенного магнитного поля, зависимостью сопротивления датчика и коэффициента Холла от изменяющейся магнитной индукции.

Ошибки преобразователя связаны с зависимостью сопротивления и коэффициента

Холла от температуры, наличием остаточного резистивного и термического напряжения и др.

617758

Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что компаратор устройства выполнен в виде участка магнитопровода из сплава высокой магнитной проницаемости с длиной и сечением не менее чем на порядок меньшими длины и сечения остальной части магнитопровода, двух обмоток, размещенных на этом участке, и блокинг-генератора, причем одна из обмоток подключена к базовой (сеточной), а вторая — к коллекторной (анодной) цепям блокинг-генератора.

При такой конструкции компаратора магнитное сопротивление участка малого сечения и длины оказывается выше магнитного сопротивления остальной части магнитной цепи и почти вся магнитодвижущая сила (МДС), действующая в цепи, прилагается к этому участку, а так как длина этого участка мала, в нем создается большая напряженность магнитного поля и весьма малое изменение МДС приводит к перемагничиванию участка малого сечения.

При выходе участка малого сечения и длины из насыщения, в тысячи раз возрастает его магнитная проницаемость и, следовательно, коэффициент связи между обмотками блокинг-генератора, расположенными на этом участке, что обеспечивает высокую точность и стабильность временного положения выходного импульса. Выходной импульс генерируется во время взаимной компенсации одинаковых физических величин: МДС, создаваемой постоянным магнитом или электромагнитом и МДС, создаваемой током генератора развертки,— что обеспечивает высокую линейность преобразователя и уменьшает температурные погрешности.

На чертеже схематически показан один из вариантов конструкции предлагаемого п р еобр азов ател я.

В воздушный зазор магнита или электромагнита 1 помещен подвижный узел преобразователя, связанный через кинематический механизм с датчиком перемещения.

В подвижный узел входит держатель 2, прикрепленные к нему магнитопроводы 3 большого сечения, соединяющий их магнитопровод 4 малого сечения и размещенные на магнитопроводах обмотки 5 — 7. Обмотка 5 размещена на магнитопроводе 3 и подключена к генератору 8 пилообразного тока развертки.

Обмотки 6 и 7 размещены на магнитопроводе 4 малого сечения и малой длины.

Обмотка 6 подключена к базовой (сеточной), а обмотка 7 — к коллекторной (анодной) цепям бло кинг- генер атор а 9.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении подвижного узла в неоднородном магнитном поле магнита 1 меняется МДС, приложенная к магнитопро5

4 воду 4. Так как сечение магнитопровода 4 мало, его магнитное сопротивление больше сопротивления всей остальной части магнитной цепи и почти вся МДС, действующая в цепи, приложена к магнитопроводу 4.

Эта МДС действует на малой длине магнитопровода 4 и создает большую напряженность магнитного поля, которая насыщает этот магнитопровод, МДС, возникающая за счет действия пилообразного тока развертки, протекающего в обмотке 5 в некоторый момент периода развертки, зависящий от положения подвижного узла в магнитном поле, компенсирует магнитодвижущую силу, действующую в магнитопроводе 4, магнитопровод выходит из насыщения, а затем входит в насыщение противоположной полярности (магнитная проницаемость магнитопровода

4 в насыщенном состоянии противоположной полярности) . Магнитная проницаемость магнитопровода 4 в ненасыщенном состоянии во много тысяч раз больше его магнитной проницаемости в насыщенном состоянии. Коэффициент связи между обмотками 6 и 7 блокинг-генератора, расположенными на магнитопроводе 4, при выходе магнитопровода из насыщения также резко возрастает. Расчет работы блокинг-генератора выбран так, что условия его самовозбуждения выполняются только при ненасыщаемом магнитопроводе 4 и он генерирует выходной импульс в момент выхода магнитопровода 4 из насыщения.

Обеспечение требуемого коэффициента преобразования осуществляется выбором сечения и магнитной проницаемости материала держателя 2, который может выполнять роль магнитного шунта. Возможны и другие варианты конструкции преобразователя. В то время как преобразователи с датчиками Холла в лучшем случае имеют погрешность порядка 1 (при испытании электрического аналога преобразователя), динамический диапазон предлагаемого преобразователя превышал 8 дб, что при линейном токе развертки соответствуют погрешности не более 0,01 /О от максимальной величины.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения во времяимпульсный сигнал, содержащий генератор развертки, магнитопровод с обмотками и с управляющим элементом, соединенным через кинематический механизм с датчиком перемещения и компаратор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в нем компаратор выполнен в виде участка магнитопровода из сплава высокой магнитной проницаемости с длиной и сечением не менее

617758

Составитель Л. Солодилов

Техред Н. Рыбкина Корректор Л. Брахнина

Редактор Н. Коляда

Заказ 1468/16 Изд, Ко 566 Тираж 708

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 чем на порядок меньшими длины и сечения остальной части магнитопровода, двух обмоток, размещенных на этом участке, и блокинг-генератора, причем одна из обмоток подключена к базовой (сеточной), а другая — к коллекторной (анодной) цепям блокинг-генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Кв 476583, кл. G 08С 9/04, 22.01.73.

2. Авторское свидетельство СССР

Мв 439009, кл. G 08С 9/04, 13.03.73 (прототип).