Преобразователь линейных перемещений

 

0щ 670796

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.03.77 (21) 2461426/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритст (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.79 (51) М. Кл.-"

С 01В 7/10

Государственный комитет сссР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.716.1:

: 531.14 (088.8) г (72) Авторы изобретения

А. П. Попов и Г. Л. Ганичев

Омский политехнический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин электрическими методами, точнее к измерителям перемещений, быстро изменяющимся во времени.

Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий высокочастотный генератор, катушку индуктивности, возбуждающую электромагнитное поле, подвижный сердечник, выполненный составным из двух материалов, например меди и феррита (1). Эти материалы по разному влияют на поле преобразователя: если по длине катушки преобладает часть сердечника из феррита, то индуктивность преобразователя возрастает, если преобладает медь, инду.ктивность уменьшается за счет поля вихревых токов, возбуждаемых в медной части сердечника. По величине входного импеданса катушки судят о величине перемещения сердечника.

Недостатком преобразователя является то, что при увеличении скорости перемещения появляется ЭДС помехи за счет влияния остаточной намагниченности ферромагнитной части подвижного сердечника.

Кроме того, при необходимости измерения перемещений сердечника, вызванных импульсной нагрузкой, появляются дополнительные помехи, обусловленные распространенпем по ферромагнитному телу упругих волн, что является причиной появления дополнительных помех.

Наиболее близким к изобретенгпо по технической сущности и достигаемому эффекту является преобразователь линейных псремещений, содержащий цилиндрический корпус с кольцевыми выточками, в которых размещены возбуждающие обмотки, сер10 дечник с кольцевой выточкой, установленный в корпусе с возможностью возвратнопоступательного перемещения, и измерительные обмотки (2).

Недостатком преобр азов ателя является

15 наличие ЭДС помехи от гистерезиса и импульсных нагрузок.

Целью изобретения является уменьшение помех при ударных и импульсных нагрузках на сердечник.

20 Для этого в предлагаемом преобразователе корпус и сердечник выполнены из прэводящего немагнитного материала, ширина выточки на сердечнике равна расстоянию между серединами обмоток, а две измери25 тельные обмотки размещены по одной в выточках корпуса вместе с возбуждающими обмотками.

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь, разрез; на фиг. 2 — схема

30 включения обмоток; на фиг. 3 — график за670796 висимости величины выходного сигнала и величины смещения сердечника относительно его начального положения; на фиг. 4— облегченный сердечник, вариант выполнения, 5

Преобразователь линейных перемещений содержит цилиндрический корпус 1 с кольцевыми выточками 2 и 3, в которых размещены возбуждающие обмотки 4 и 5 и измерительные обмотки б и 7. 10

Сердечник 8 с кольцевой выточкой 9 установлен в корпусе с возможностью возвратноо-поступательного перемещения.

Корпус 1 помещен в проводящий неферромагнитный кожух 10. 15

В корпусе 1 в месте расположения кольцевых выточек 2 и 3 выполнены сквозные пазы 11 прямоугольной формы. Ширина выточки 9 на сердечнике равна расстоянию между серединами выточек 2 и 3 и, следо- 20 вательно, возбуждающих и измерительных обмоток.

Глубина выточки сердечника влияет на чувствительность преобразователя и крутизну характеристики 12 перемещения (см. фиг. 3) и должна иметь величину 10 — 30 /о от диаметра сердечника 8. Дальнейшее увеличение глубины не приводит к существенному увеличению крутизны характеристики 12 перемещения. Зо

Предельное значение перемещения по оси

Х, при котором существует линейная зависимость Uâûx. от Х (см. кривую 12), равно приближенно половине ширины выточек 2 и 3. 35

Возбуждающие обмотки 4 и 5 включены последовательно и встречно (см. фиг. 2) и присоединены к высокочастотному генератору 13. Измерительные обмотки 6 и 7 включены последовательно согласно и за- 40 шунтированы конденсатором 14, емкость которого выбрана из условия настройки в резонанс индуктивности обмоток б и 7 для повышения крутизны характеристики перемещения 12 и повышения чувствительности 45 к перемещению сердечника.

Преобразователь линейных перемещений является вихретоковым и работает следующим образом.

При подключении генератора 13 высокой 50 частоты к обмоткам 6 и 7 возбуждения в стенках корпуса 1, кожуха 10 и сердечника

8 возникают вихревые токи, плотность которых убывает по глубине. Глубина полл возбуждения при частоте 1 — 2 мГц равна 55 нескольким сотым миллиметра, если материалом является латунь, медь или дюралюминий.

Если выточка 9 сердечника 8 расположена симметрично относительно обмоток возбуждения, то электромагнитное поле в них будет иметь одинаковую конфигурацию, а

ЭДС в измерительных обмотках будут равны его величине и встречны по направлению, их разностный сигнал должен быть равень нулю. В реальных условиях из-за разброса параметров начальное напряжение равно некоторому минимальному Уц (см. на фиг. 3 кривую 15).

При смещении сердечника степень экранирования поля возбуждения одной обмотки возрастает, другой — уменьшается, и разностная ЭДС на выходе преобразователя перемещения увеличивается.

Для облегчения сердечника 8 он может быть выполнен в виде полого цилиндра (см. фиг. 4).

Использование кожуха корпуса со сквозными пазами в выточках и сердечника из проводящего неферромагнитного материала позволяет исключить помехи от внешних источников и помехи от ускоренного движения сердечника, например при измерении перемещений от воздействия ударных воздушных волн или при импульсных или ударных нагрузках.

Формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений, содержащий цилиндрический корпус с кольцевыми выточками, в которых размещены возбуждающие обмотки, сердечник с кольцевой выточкой, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и измерительные обмотки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения помех при ударных и импульсных нагрузках на сердечник, корпус и сердечник выполнены из проводящего немагнитного материала, ширина выточки на сердечнике равна расстоянию между серединами обмоток, а две измерительные обмотки размещены по одной в выточках корпуса вместе с возбуждающими обмотками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

К 491024, кл. G 01В 7/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 360681, кл. G 08С 9/04, 1970.

670796

ÐVã. 7 ÎVã. 2

8 9 ïvã..т

Составитель Н. Долгова

Техред A. Камышникова

Корректор А. Галахова

Редактор О. Юркова

Заказ 114773 Изд. ¹ 392 Тираж 866 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская н аб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2