Электромагнитный датчик ускорения жидкости

 

*4.л . .КЛг

Бд, Сеооз Советскик

Социааистическмк

Ресвублик

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (6т) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 110527 (21) 248ббб42/18-10 с присоединением заявки Йо (23) Прморитет

Опубликовано 051079- Ьоллетемь N9 37

Дата опублмковамия описания 05.1079

P 15/08

Государственнмй комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

31,768

088.8} (72) Авторы

Н3о6р®тем и я

К.Ф.Тумовский и С.Д.Прытбв (7! ) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОИАГНИТНЫЯ ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к области приборостроения, в частности, к области средств измерения параметров движения жидкости.

Известны индукционные датчики ускорения, предназначенные для измерения трех компонент вектора ускорений, содержащие корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, инерционный элемент и преобразова тель с магнитной системой 1 ).

Для повышения точности измерения инерционный элемент датчика, служащий сердечником трех взаимно перпендикулярных обмоток дифференциальной трансформаторной схемы преобразования, выполнен в виде поплавка из ферромагнитного материала со средней плотностью, равной средней плотности жидкости.

Для определения максимальной величины ускорения путем дифференцирования электрического сигнала скорости используются индикаторы максимальной крутизны изменения сигнала l2).

Эти устройства содержат низкочастотный усилитель, дифференциатор, фильтр низких частот, пиковый детектор, компаратор, триггер и воспроизводящее измерительное устройство, В результате обработки сигнала обеспечивается сохранение на воспроизводящем устройстве последнего воспроизведенного сигнала, когда воспроизведенный сигнал начинает уменьшаться.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является жидкостный датчик толчков (3 f, содержащий канал, заполненный электропроводящей жидкостью, измерительные электроды, погруженные в жидкость, магнитную систему и пороговое устройство для протекания жидкости.

Жидкость может совершать движение относительно магнитной системы и электродов при интенсивности толчка, превышающего заданное пороговое значение ускорения. Движение жидкости преобраэовывается в электрический сигнал с помощью магнитной системы электродов, расположенных один против другого в направлении, перпендикулярном направлению потока жидкости и направлению магнитного поля. В датчике предусмотрен также канал для протекания жидкости

30 в обратном направлении.

690394

НеДостатком Датчика ЯВЛЯется тo > что он выдает электрический сигнал лишь тогда, когда ускорение превышает определенное порогово=- значение,, прячем сигнал не описывает ускоря— ние как функцию времени, Кроме то ГО указанный датчик p2ccчита1> н2. тизМерение ускорений твердых тел и не позволяет измерять местные (ЛОкальные) ускорения открь:тых потоков жидкости (например ускореня:я воды в отдельных точках реки, канаприбойной зоны).

Целью изобретения является создание устройс — âà,,позво †:-яющего измерять и регистрировать к=-к функв:ию времени локальные ускорения оTêðûтых нестациОнарных пОтОкОВ жяцкОсти, что пряВОДНТ В ятОГB K повь>>т1ению то ности. . Это достигается тем, что магнитн>-> я> яс тема д 1т чик а >(одключен к источнику переменного тока, измерительные электроды сн".áæeíjJ вятKами cвязи с ма.гни Tным полем, à ВН!X0gj=I> ТОКОВ ПОДКЛЮЧЕНЫ К ЧаСТОТ 10>МУ детектору, ,Индукционная наводка, то есть трансформаторная электродвижу1;;ая сил>а (ЭДС), возникающая в витках

Св>)ЗИ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В КаЧЕСТВЕ НЕ суа ей частоты. Эта ЭДС модуляруется по,:фазе электрическим сигналом, Вы Ванным скОростью жидкОсти дви жуфейся в магнитном гюле датчика, IIo<(KQJIhKv TQT ся. нал сдвинут по (> фаэе на 90 относительно трансфоп маторной ЭДС. На вход частотно -0 детектора подается резул тирующяй> модулированный пО ф2.3В злектрический сигнал, а на выходе ==T-ого детeêтора сигнал по амплитуде 1тропор яонален ускорению жидкости.

Н» фиг. 1 изображен пример выполнения электромагнитного дат=тика для измерения д ух компонент -:0кальных ускорений жядкОс и; на фиГ. 2 — то же, разрез.

Датчих ускорения содерж IT яс.точ-. них 1 переменного -.îêа, подклю те:— ный через кабель 2 к чашечному

> электромагниту 3. Электромагня. . 3 прикреплен к изолирую>щей. стенке 4 на канторой расположены электроды

5, 6 для регистрации горизонтальной !(Омпоненты ускореняя я электроды, 8 для регистрации вертикальной компоненты. В центре датчика укреплен общий для всех компонент электрод 9,который соединен с экра= нами хабелей. Электроды 5 = 7 снабжены витками 10 связнÄ HI

"б -CПЕ ЕНИЯ ГтООЧНО CТ Р я гepMBTИЧ ности конструкции электромагнит 3 я вятки 10 после регулировк."". залиты герм тизирующим компаундом 15.

Датчик ускорения работает следующим образом.

Нри питании переменным током от источника. 1 чашечный электромагнит

2 создает в жидкости магнитное noiIэ, ОИО ямеBТ ся àeтриHну10 струк) 1P

>ч>>-,. 1у >тд - -; i!Q;-.;; —,:, .: Пт ;:;

;:Вяжения пр>сьов>яше .-" : и> ;КО< тя В этОм

1 1 >агнитном и л;=; например р> В напраВ хlеняи 1 7 1>jeжд>> электpoä2J>IH 5 > 6

=.,o=, Hêà;-"." =oгла<:но закону электро1„агнятно--;;нндуKöèè электродвяжу.5 .щая сила (ЭДС, ампля-.ура. которой пропОрцяОнальна ГООизонтальнОй

KO IHÎH el> ТЕ B BI< TQP2> СКОРОСТИ жидкости т> (,. )>; 2 <»аз с CQB I.ÂßHBT с фа зой тока, питающего электромагнит.

"!BPOq>je » HQe Ма!" НИ ГHOB ПОЛЕ ПРОНИ ЗЫ в юшее влек тря=.åский кснтур, образо - =.Híûjj з —.e«-.родами 5, 6, витками

1 0 св Я зя H I1ут Ями TQKÎB В жиДкОс тя создает =- :нем индукционную

25 ;трансформаторную) ЭДС, сдвинутую по !pазе на 90 относительно тока, питающего =.JIBKTpoìeãíHT. Частота этой трансформаторной ЭДС используется >з да=-тике в качестве несущей

Зо Ее амплитуда превышает сигнал„ выз:.=анный с:(Оpoñ: ью жидк::crH„ за счет выбора числа витков 10 связи и ттх положения в магнитном поле. Резуль"ярующяй сигнал,. поступающий на усилитель — Ограничитель 12„ промодулирован по амттлитуде и по фазе, ПР:-1ЧСМ ГЛУбинд МОДулЯции завИсят О -

cK0pocTè жидкости, С выхода усилиTBJ Я вЂ” Ограничителя 12 усиленный и

ОГРаниченный по амплитуде сигнал ,поддется на ВХОД частотнОГО детек>-:сра 13. .Носкольку частота колебания ecт: I-.роязводная по времени

< него фазы, а фаза в данном случ =,>100::<1орЦИО 1аЛЬН2 с ОРости жид,1 <костя, то На выходе частстного дет-=-..:ê:;-т":.ора 13 сигнал пропорционален ,ñк вению жидкости. Этот сигнал ф.>1<> т-р >-.:т Я ре Hстратором 1 4 ка, !УЯКЦЯЯ В1>заме ИH: HQJIQ -12,BMQB В

I зультате аналогичных :>реобразованяй напря>кение с электродов 7, 8

l!p-торцяонально вертикальной компоненте ускорения жидкости. Оно

peãHcTpHpóBT>-cÿ другим каналом много канальн«ГО ОегистpBToDB. 14. ДОкдль;Qc.ть измерения ускорений, То есть

Объем ж1<дкости> влияю>>ий заметным

ooðàçoì на мплятуду оегястрируетяого сигнала,. зависит oт распределзняя нагряженностя магнитного поля з; ядкостя, -.-.: виксярованной чувст

Вя"..ельност:-:.. -Зятельной схемы

Фяэя jecKHc. процессы, лежащие — осHCHB предлагаемого устройства, могут быть пояснены следующим образом. Если в соответствии с описанным выше ток, питающий электромагнит 3, изменяется по синусоидальному закону с круговой частотой ьт и амплитудой в з . gqq рg то ЭДС Ц, обусловленная скоростью жидкости, определяется выражением:

V - иИ)ья t, U(t) иЭ у(е), где к — постоянный коэффициент, определяемый конфигурацией магнитного поля и конструкцией датчика.

При тех же условиях траксформа1торная ЭДС будет выражаться формулой:

2= E cos t где амплитуда Х определяется по- @ мимо напряженности и частоты ьу изменения магнитного поля числом витков 10 связи и площадью образованного ими контура, который пронизывается магнитным полем. 25

Результирующее напряжение У®, поступающее из цепи электродов 5, б (или 7, 8) на усилитель — ограничитель 12, можно представить в виде: 36

V(t} У з1фм + ф() где

Электромагнитный датчик ускореHHR жидкости, содержащий магнитную систему и установленные з жидкости измерительные электроды, о т л иа ю шийся тем, что,- с целью повышения точности ускорений нестациокарных потоков жидкости, в него введены источник переменного тока, 39 подключенный к магнитной системе, витки связи электродов с магнитным полем, подключенные через усилитель к частотному детектору с регистратором. фй) а с1ф - —У{Ц

Соотзетстзекно, напряжение Ф ка выходе частотного детектора будет:

0,1) и с достаточной для практики точностью фиксировать регистратором 14 величину, пропорциональную ускорению жидкости:

М® 42+ К—

dU jt) ю

Постоянную составляющую м в последнем выражекии можно исключить соответствующим BhI60poM схеМН частотного детектора 13, Датчик дает возможность измерений локальных ускорений открытых нестационарных потоков жидкости, как з лабораторных, так и в полевых условиях. Ок позволяет одновременно регистрировать две компоненты вектора ускорения как функцию,времени.

Датчик ке содержит механически подвижных деталей, и его конструкция может быть сделана достаточно прочной для измерения больших ускорений.

Формула изобретения (сi-(1++(е ))1 j < d U{t) аа J {уЕ a B где  — коэффициент пропорциональности.

Выбирая параметры и положение витков 10 связи, можно сделать от ношение -1 — малым (например @

U (tl ц!е

c@ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 299802 кл, 6 01 P 15/08, 1969

2, Патент СНА Р 3869ббб, 49 кл. Я 01 P 19/ 2, опублик . 1975 °

3. Патент ФРГ 9 2320583, кл, Q 01 Р 15/08, опублик. 1975 (прототип} .

690394

Составитель C.Àëêêáåpîâ

Техред Н.Бабурка Корректор A.Гриценко

Редактор Л.Бибер

Заказ 5956/42

Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4