Устройство для контроля многокомпонентных перемещений

 

Союз Советскин

Социалистических

Республик

О П И С А Н И аа < 896657

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

* т (61 ) Допол интел ьное к а вт. с вид- ву— (22)Заявлено 15.04.80 (21) 2911269/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23)ПриоритетОпубликовано 07.01.82 . Бюллетень № 1 (51)М. Кл.

G 08 С 25/00

G 01 В 7/00

9еударетеенны11 комитет

СССР аа делам изобретений и открытий (5З) УДК 681. 34 (088. 3 ) Дата опубликования описания 07. 01,82

A. И. Меркулов, А. С. Сердотецкий, 10. И и В. Е. Шатерников (72) Авторы изобретения

Стеблев

1, Ф аменй" - ва (7l ) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного 3 авиационный институт им.акад. С.П. Корол

1.54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ

ПЕРЕМЕ1ЦЕНИЙ

Изобретение относится к системам контроля перемещений посредством вихретоковых преобразователей перемещений в электричсский сигнал, а именно к устройствам для контроля многокомпонентных перемещений.

Известно устройство для измерения продольных и угловых деформаций образца, содержащее корпус, установленные в нем преобразователи линейных

1О деформаций, каждый из которых имеет катушку индуктивности и якорь, две тяги, концы которых закрепляются на базе измерения образца (11 .

Указанное устройство имеет значи1$ тельные габариты, вес, что ухудшает динамические качества системы контро.ля продольных и угловых деформаций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

20 устройство для преобразования перемещений, содержащее цилиндрическии магнитопровод и размещенный внутри него крестообразный сердечник с измерительными обмотками, снабженный двумя расположенными нормально к плоскости сердечника дополнительнымн стержнями, с установленными на них обмотками возбуждения (2).

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно контролирует линейные перемещения только в двух взаимно орто1ональных плоскостях и нв позволяет измерить угловые перемещения.

Цель изобретения — одновременное измерение линейных и угловых переме» щений двух объектов сложной формы относительно друг друга по трем взаимно ортогональным осям, т.е. расширение диапазона работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля многокомпонентных перемещений, содержащем дифференциальный вихретоко- вый преобразователь с обмоткой возбуждения высокой частоты и с измерительными обмотками, подключенными к

896657!

О усилителям с регулируемым коэффици-ентом усиления, дифференциальный вих" ретоковый преобразователь выполнен в виде двух параллельно расположенных крестообразных сердечников, соединенных между собой магнитной перемычкой, на которой расположена обмотка возбуждения, каждый из кресто образных сердечников снабжен дополнительным стержневым сердечником, расположенным соосно с магнитной перемычкой, на стержнях крестообраз» ных сердечников размещены две группы по три встречно включенных измерительных обмоток, на дополнительных стержневых сердечниках размещены две встречно включенные измерительные обмотки.

На фиг. l схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 расположение вихретокового преобразователя относительно рабочих плоскостей.

Устройство для контроля многоком-., понентных перемещений содержит дифференциальный вихретоковый преобразователь 1 (фиг. 1), выполненный в виде магнитопровода из двух крестообразных сердечников со стержнями 2-5 и 6-9; на магнитной перемычке 10, соединяющей центры крестообразных сердечников, расположена обмотка 11 возбуждения, подключенная к генератору 12 напряжения высокой частоты.

Соосно перемычке 10 расположены дополнительные стержневые сердечники

13 и 14 с размещенными на них встречно включенными измерительными обмотками 15 и 16, разностное напряжение с которых поступает на усилитель

l7.

Измерительная обмотка 18 на стержне 8 включена встречно как с обмоткой 19 на стержне б, разностное напряжение V2 нри этом постуйает на усилитель 20, так и с обмоткой 21 на стержне 4, разностное напряжение

up при этом поступает на усилитель

22 с регулируемым напряжением U2 zo эффициентом усиления..

Аналогично обмотка 23 на стержне

9 включена встречно как с обмоткой

24 на стержне 7, разностное напряже ние U при этом поступает на усилитель 25, так и с обмоткой 26 на стержне 5, разностное напряжение ()р. при этом поступает на усилитель 27 с регулируемым напряжением Uy, коэффициентом усиления. Иагнитопровод:

4 преобразователя l закреплен в диэлектрической оправке 28, которая жестко соединена. с одним из объектов

29, а на соседнем объекте 30 установлен прямоугольный уголок 31, выполненный из материала с высокой удельно. ной электрической проводностью и охватывающий магнитопровод.

Сечение стержня магнитопровода имеет квадратную форму, стороны которого равны a . .Основные характеристики определяются базовым размеро„

Do — расстоянием между внешними гранями стержней 8 и 4 двух крестообраз.ных сердечников. Направление измери тельных осей, по которым определяют линейные перемещения: Y совпадает с осью перемычки 10> z> х - параллель-.. ны осям стержней сердечников и расположены на расстоянии Yz от внешних граней стержней 8 и 9 с опорными измерительными обмотками, Для устранения взаимного влияния каналов Х, У, 2 друг иа друга до величины допустимой погрешности используются конструктивные меры.

Измерительные обмотки 15,16,18, 19 21 23,24 и 26 расположены на концах стержней 4-9, 13 и 14 и их длина не превышает половины стержня, что обеспечивает их высокий коэффициент связи с полем вихревых токов рядом лежащего участка проводящего прямоугольного уголка. Длина стержня составляет половину от длины магнит"1 ной перемычки. Поэтому наличие шунти" рующей магнитной проводимости между внутренними:боковыми гранями стержней магнитопровода для магнитного потока обмотки ll возбуждения позво-, ляет снизить до допустимой величины взаимное влияние ортогональных компонентов перемещения на перераспределение возбуждающего потока по координатам Х, Y 2. Это позволяет колучить достаточное соотношение между чувствительностью к контролируемой компоненте перемещения и чувствитель" ностью к мешающим факторам.

Устройство работает следующим образом.

Если вихретоковый преобразователь находится в воздухе, то при подаче напряжения высокой частоты на обмот." ку ll возбуждения магнитный поток перемычки 10 равномерно распределяется по всем стержням магнитопровода и проводит равные ЗДС в измерительных обмотках 15,16,18,19,21,23,24 и

89665

2S

40

SS

26, При этом ввиду встречного включе» ния измерительных обмоток выходные разностные напряжения равны нулю.

Стержни 2,4,6,8, и 3,5,7,9 крест тообразных сердечников совместно с перемычкой 10 представляют собой две ортогональные Н-образные магнит-. ные цепи с обмоткой возбуждения, расположенной на общей перемычке 10, Использование трех встречно включен ных измерительных обмоток, симметрич» но размещенных на стержнях Н-образной магнитной цепи, позволяет однов" ременно определять величины зазора и перекоса контролируемой поверхнос" ти преобразователя.

Для указанного на фиг. 1 случая расположения измерительных осей Х, Y Z первая группа трех обмоток 18, 19 и 21 на стержнях 8,6 и 4 Н-образной магнитной цепи, расположенной в полости У, О, Z позволяет получить напряжения 0 и Ор, соответствующие величине изменений зазора д Z и угла

Р взаимного поворота объектов 29 и

30 вокруг оси Х. При нулевом значе" нии Р сближение преобразователя с контролируемым объектом по оси Z приводит к одновременному и равному уменьшению наведенных ЭДС в обмотках

18 и 21 на стержнях 8 и 4,тогда как наведенная ЭДС в обмотке 19 на стержне 6 остается практически неизменной.

В результате увеличивается О, а остается равным нулю.

Увеличение угла Р1 при постоянстве d Z вызывает соответствующее увеличение Up . При этом и остается неизменным в случае совпадения оси

Х вращения объекта 30 с измерительной осью Z преобразователя 1 (фиг.2).

Для о Do(0,15 + 0,4ш)увеличение

Р вызывает увеличение зазора между обмоткой 11 возбуждения и объектом

30 — уголком 31, что приводит к ослаблению плотности вихревых токов в объекте-уголке 31. Одновременно уменьшается зазор. между рабочим торцом стержня 8 с опорной обмоткой, поэтому наведенная ЭДС в этой обмотке остается постоянной.

В этом случае выходные напряжения

V „и 0у < соответствуют зазорам g Е. и 5Z y (@m . 2) Р „Vpg yr лам Р и Ру . Для устранения влия1 ния Ь Е на сигналы о величине углов

Р используется усилитель 22 с регулируемым напряжением U2 коэффициентОм усиления.

7. б

Аналогично вторая группа измери тельных обмоток 26,24 и 23 на стерж нях 5,7,9 и 11 Н-образной магнитной цепи, параллельной плоскости ХОУ позволяет получить выходные напряже1 ния Uy u Up, соответствующие величинам изменения зазора а Х и угла PZ взаимного поворота объектов 29 и 30 вокруг оси Z, При уменьшении зазора ЬМ увеличи" вается напряжение 0, так как уменьдается наведенная ЭДС в обмотке 16 на стержне 14, относительно постоян ной ЭДС обмотки 15 на стержне 13. . Устройство может быть использовано для контроля линейных и угловых деформаций, Простота изготовления предлагаемого преобразователя, а также устранение перекрестных наводок между измерительными катушками за счет указанного размещения на общем магнитопроводе определяют целесообразность одновременного многокомпонентного контроля угловых и линейных перемещений двух объектов относительно друг друга по трем взаимно ортогональным осям, Экономический эффект от использования предлагаемого технического решения обусловлен отмеченными выше его техническими преимуществами.

Формула изобретения

Устройство для контроля многокомпонентных перемещений, содержащее дифференциальный.вихретоковый преооразователь с обмоткой возбуждения, подключенной к генератору напряжения высокой частоты и с измерительными обмотками, подключенными к усилителям с регулируемым коэффициентом усиления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона работы устройства, в нем дифференциальный викретоковый преобразователь выполнен в виде двух параллельно расположенных крестообразных сер дечников, соединенных между собой. магнитной перемычкой, на которой расположена обмотка возбуждения, кая1дый из крестообразных сердечников снабжен дополнительным стержневым сердечником, расположенным соосно с магнитной перемычкой, на стержнях крестообразных сердечников размещены две группы по три встречно включенных измерительных обмоток, на допол штельных стержневых сердечниках размещены две встречно включенные измерительные обмо тки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

896657 8

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 482616, кл. С Ol В 7/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

K 522405, кл. G О1 В 7/00, 1974 (прототип).

896653

Составитель В. Рыгалин р актор В. Петраш Техвед Е. Харитончик Коввектор В. Вутяга елакт р

Заказ 11710/39 Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. л. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород,. ул. Проектная, 4