Измеритель скорости движения

 

(i i) 794528

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соьетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.10.77 (21) 2531156/18-10 с присоединением заявки № 2531155/18-10 (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл.з

G 01Р 3/50

Государстаенный комитет (53) УДК 531.767 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. С. Клейменов, А. Б. Назаров, И. И. Помыкаев и Г. И. Филатов (71) Заявитель Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. С. Орджоникидзе

« (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения скорости объекта, движущегося в магнитном поле Земли.

В настоящее время широко применяются устройства для измерения скорости, основанные на измерении ЭДС, наводимой в проводнике при пересечении им магнитного поля Земли !(1) и (2). Однако эти устройства обладают низкой чувствительностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемым задачам является устройство для измерения линейной скорости движения, содержащее ряд измерительных проводников, размещенных перпендикулярно силовым линиям магнитного поля Земли и соединенных последовательно, генератор переменного тока и регистрирующую аппаратуру:(3).

Недостатком данного устройства является низкая чувствительность, обусловленная ограниченными габаритными размерами проводника.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства при изменении скорости движения.

Это достигается тем, что измеритель скорости движения снабжен ферромагнитным сердечником с катушкой перемагничивания, подсоединенной к генератору переменного тока, измерительные проводники расположены в отверстиях ферромагнитного сердечника и последовательно с каждым измерительным проводником включен конденса5 тор, образованный двумя электвопроводящими немагнитными пластинами, разделенными слоем диэлектрика и укрепленными на ферромагнитном сердечнике, а первая обкладка первого конденсатора и конец

10 последнего измерительного проводникаподключены к регистрирующей аппаратуре.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя скорости движения; на фиг. 2 — эквивалентная схема измерителя

15 скорости движения.

Измеритель скорости движения содержит ферромагнитный сердечник 1, на котором с двух сторон закреплены две группы 2 и 3 прямоугольных металлических пластин, на20 несенные на диэлектрические пластины 4 и

5. Металлические пластины образуют две группы с равным числом элементов и размещены продольными осями параллельно друг другу. Пластины закреплены на фер25 ромагнитном сердечнике асимметрично так, чтобы одна пластина находилась в одной половине сердечника, а вторая — во второй половине. По линии раздела ферромагнитного сердечника пластинами расположены

30 отверстия б, число которых равно числу пар

794528 где где — — ( — я )

2К т:

65 где "д макс Р.д мин

К— о !

Π— 2

Н, д = arcsin

Н, 1

3 = arcsin

Н металлических пластин. Через каждое отверстие пропущен свой измерительный проводник 7, который соединяет металлические пластины. Один конец первого измерительного проводника соединен с первой пластиной первой группы. Второй конец первого измерительного проводника соединен со второй пластиной второй группы. Второй и последующие измерительные проводники соединены аналогично со второй пластиной первой группы и третьей пластиной второй группы и т. д. для всех пластин. Первая пластина 8 второй группы и последняя пластина 9 первой группы связаны со входами регистрирующей аппаратуры 10. На ферромагнитном сердечнике размещена катушка

11 с обмоткой 12, связанной с генератором переменного тока 13. Генератор и регистрирующая аппаратура связаны с источником питания 14. К выходу регистрирующей аппаратуры подключен индикатор 15.

Эквивалентная схема измерителя скорости движения, представленная на фиг. 2, имеет следующие обозначения: C; — емкости, образованные соответствующими токопроводящими пластинами, е; — ЭДС, возникающая на измерительном проводнике, 2ы — входное сопротивление усилителя регистрирующей аппаратуры. Практически можно считать Еы=R,x, т. е, входное сопротивление усилителя активное.

Устройство работает следующим образом.

Каждая пластина первой группы, нанесенная на диэлектрик, например титанат бария, образует с ферромагнитным сердечником конденсатор емкостью С. Вторая группа пластин также образует с сердечником ряд конденсаторов. Поскольку сердечний является общей обкладкой для каждого из конденсаторов, каждая пара пластин, состоящая из пластин первой группы и пластин второй группы, симметричной первой относительно линии раздела сердечника диэлектрическими пластинами, образует конденсатор емкостью, равной величине емкостей двух последовательно включенных конденсаторов.

При движении измерителя скорости в магнитном поле напряженностью Н на измерительном проводнике возникает ЭДС

e = 1В„V, где l — длина измерительного проводника;

Вм — индукция по продольной оси магнитопровода в отверстии, в котором пропущен измерительный проводник (обусловленная магнитным полем Земли);

V — проекция вектора скорости измерителя íà его ось чувствительности (на перпендикуляр к измерительному проводнику и продольной оси магнитопровода) .

Зо

Протекающий по обмотке подмагничивания переменный синусоидальный ток от генератора переменного тока подмагничивания периодически доводит магнитопровод до насыщения, меняя, тем самым, его магнитную проницаемость. В этом случае

Вм=,,,() К, И„„

1,=4 1с 10 7;

v 11) — переменная во времени дифференциальная магнитная проницаемость магнитопровода;

HM — проекция вектора Н на продольную ось магнитопровода;

К вЂ” коэффициент, учитывающий ослабление индукции в отверстии по сравнению с телом магнитопровода.

Если параметры цепи подмагничивания выбраны такими, что

I l„, sin t, (3) Н= К,)Н;, (4)

1. где 1 — ток в обмотке подмагничивания;

I, о — амплитуда и частота тока подмагничивания;

W, д — соответствующее число витков и длина обмотки подмагничивания;

К2 — коэффициент, учитывающий отличие обмотки подмагничивания от идеального соленоида;

Н, — напряженность в теле магнитопровода, при котором достигается его насыщение; то диффеРенциальнаЯ пРоницаемость 1дд(1) может быть записана в виде

М,(t) =A,+ +A„cos2nmt, (5)

n=l

Aî = дР д макс + 3 1д мин

А„= (u з1п 2ци — 1-"д мин з1п2пЯ—

2 па ""+8sin2n)+a sin2tl

794528 (91.И.Н,п К 1 А

2 п и-1

)(sin(2n(et+ р), 50 (8) 11д макс 11д мин — COOTBGTCTBGHHO МИНИМаЛЬная и максимальная дифференциальная магнитная проницаемость магнитопровода; 5

Н вЂ” амплитуда поля подмагничивания;

H< — напряженность поля, соответствующая остаточной индукции магнитопровода; и — номер гармоники ряда

Фурье.

Так как магнитная дифференциальная проницаемость vl((t) периодически изменяется во времени, ЭДС е также периодически изменяется во времени. Конденсаторы, образованные парами пластин противоположных групп, заряжаются. Ток заряда конденсаторов, протекающий по входному сопротивлению регистрирующей аппаратуры, приводит к появлению входного напряжения, которое также пропорционально скорости пересечения устройством силовых линий магнитного поля.

Величину тока определим из уравнения замкнутой цепи

i „+ (t == р.оl U H,„Ао+,А, cos2nu>t (6)

n=1

ГДЕ Rn = Rax+Rcn — ПОЛНОЕ аКТИВНОЕ COпротивление цепи, складывающееся из входного сопротивления усилителя и сопротивления соединительных проводов и токопроводящих частей.

В случае, если имеется К изолированных одинаковых секций с емкостью С каждой секции и К измерительных проводников, пропущенных в К отверстий в магнитопроводе, величину С запишем в виде

С вЂ”вЂ”

2К (7)

Из выражения (6) после преобразования 45 получим

2К л„с где о = are tg2no>R„.

С п 2К

С учетом Ку, (коэффициент усиления усилителя), R» (входного сопротивления усилителя) напряжение на выходе регистрирующей аппаратуры запишем в виде ц Ро омК р К п

X, " ", я1п(2аа1 -(-у). (9) п=l

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 30867, кл. G 01Р 3/50, 1932.

2. Авторское свидетельство СССР

477345, кл. G 01Р 3/50, 1972;

3. Патент Японии №49 — 23225, кл. 111А1, опублик. 1976 (прототип) .

Измеритель скорости движения, содержащий ряд измерительных проводников, размещенных перпендикулярно силовым линиям магнитного поля Земли и соединенных последовательно, генератор переменного тока и регистрирующую аппаратуру, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен ферромагнитным сердечником с катушкой перемагничивания, подсоединенной к генератору переменного тока, измерительные проводники размещены в отверстиях ферромагнитного сердечника и последовательно с каждым измерительным проводником включен конденсатор, образованный двумя электропроводящими немагнитными пластинами, разделенными слоем диэлектрика и укрепленными на ферромагнитном сердечнике, а первая обкладка первого конденсатора и конец последнего измерительного проводника подключены к регистрирующей аппаратуре.

794528

:1

Р ! ° (с !! !) !!

ji !!

1-, 1

Zgg

-«Э — — ——

Puz l

Составитель Е. Швецов

Техред И. Пенчко

Корректор О. Силуянова

Редактор Т. Клюкина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2718/12 Изд. № 120 Тираж 915 Подписное

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

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