СПОСОБ ВЫБОРА РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПОЛЮСНЫМИ НАКОНЕЧНИКАМИ МАГНИТОИНДУКЦИОННОГО ДАТЧИКА Российский патент 1995 года по МПК G01F1/12 G01P3/48 

Изобретение относится к приборостроению и автоматике и может быть использовано для увеличения чувствительности генераторных первичных преобразователей-магнитоиндукционных датчиков частоты вращения, крутящего момента, расхода и т.д.

Наиболее близким техническим решением является способ нахождения угла (расстояния), реализованный в известном датчике. Известный способ реализуется выбором угла между двумя взаимно перемещаемыми катушками: основной и дополнительной.

Основными недостатками указанного способа являются большие трудозатраты и низкая точность реализации способа, связанные с тем, что значение угла ϕ, взятое в первом приближении, затем уточняется по данным экспериментальных исследований путем относительного перемещения сердечников с катушками. Это перемещение может быть осуществлено либо посредством специального механизма в процессе работы датчика (иначе неработающий датчик не будет выдавать электрические импульсы для наблюдения), либо использованием нескольких макетных образцов с заранее заданными различными углами ϕ между катушками.

Кроме того, способ перемещения катушек не позволяет выбирать расстояния между полюсными наконечниками с П, Н-образными магнитопроводами для случая работы в режиме генерирования импульсов. Если же на различных макетах таких датчиков для целей эксперимента размещать дополнительные обмотки, то изменится природа сигнала, а следовательно, будут искажения и неточность определения искомого расстояния, требующие многократных экспериментов.

Технический результат изобретения упрощение выбора расстояния между полюсными наконечниками магнитоиндукционных датчиков и расширение возможностей применения при обеспечении их максимальной чувствительности.

Указанный результат достигается тем, что при условии равенства сдвига по фазе между импульсами, наводимыми каждым полюсным наконечником, фазовому сдвигу между экстремумами импульса сигнала датчика, его магнит вращают с заданной частотой n у одного из полюсных наконечников, измеряют длительность τ между экстремумами полученного при этом импульса и определяют искомое расстояние из соотношения
l ≃ τ где R радиус вращения магнита.

Величина τ является полупериодом сигнала, наводимого под одним из наконечников (второй отсутствует). Поскольку наконечники направляют магнитный поток в сердечник с разных концов, очередности положительной и отрицательной полярностей в импульсах, полученных от каждого наконечника в датчиках с двумя наконечниками, например, с Н, П и -образными магнитопроводами и с обмотками на перемычках между наконечниками будут противоположны. При смещении во времени одного импульса относительно другого на полупериод τ одноименные полярности импульсов от каждого наконечника сольются в один импульс с удвоенной амплитудой. Для обеспечения этого условия время задержки t импульса от одного полюсного наконечника относительно прохождения импульса от второго
t= где l расстояние между наконечниками,
v скорость, должнo равняться τ полупериоду импульса:
τ t
На фиг. 1 изображена магнитоэлектрическая схема датчика с двумя полюсными наконечниками 1 и 2. Постоянный магнит 3 имеет возможность двигаться со скоростью v в направлении, перпендикулярном намагниченности. На сердечнике 4 намотана сигнальная обмотка 5.

Для измерения искомого полупериода τ между максимумами положительной и отрицательной полярности сигнала следует изготовить макет с одним полюсным наконечником 1 (поэтому наконечник показан пунктиром).

На фиг. 2, а I показано распределение индукции В постоянного магнита в направлении, перпендикулярном его намагниченности.

На фиг. 2, а II представлена диаграмма изменения магнитного потока постоянного магнита в сердечнике от времени при расстоянии l __→ ∞ между полюсными наконечниками.

Как известно, зависимость сигнала по ЭДС от магнитного потока описывается формулой
ε
На диаграмме 2, а III представлена зависимость ЭДС от времени при l __→ ∞
Точки, где достигает максимума, соответствуют точкам А и В кривой диаграммы II. Полуволны противоположной полярности на диаграмме II соответствуют магнитным потокам от разных концов сердечника при l __→ ∞ Соответствующие им импульсы с противоположной очередностью положительных и отрицательных полярностей представлены на фиг. 2, а II.

Диаграмма I фиг. 2, б изображает магнитные потоки в сердечнике при прохождении магнита под левым (сплошная линия) и правым (пунктир) наконечником при расстоянии l v τ. В этом случае ЭДС ε_рез на фиг. 2, б II, полученная в результате суперпозиции импульсов наконечников, будет максимальной.

Использование: в приборостроении и автоматике для увеличения чувствительности генераторных первичных преобразователей магнитоиндукционных датчиков частоты вращения, расхода, крутящего момента и т.д. Сущность изобретения: в способе выбора расстояния между полюсными наконечниками магнитоиндукционного датчика, включающем вращение постоянного магнита относительно полюсных наконечников магнитоиндукционного датчика и выбор расстояния между полюсными наконечниками при условии обеспечения равенства сдвига по фазе между импульсами, наводимыми в каждом полюсном наконечнике, фазовому сдвигу между экстремумами импульса, магнит вращают с заданной частотой n у одного из полюсных наконечников, измеряют длительность τ между экстремумами полученного при этом импульса и определяют искомое расстояние из соотношения что упрощает выбор расстояния и расширяет возможность применения датчиков при обеспечении их максимальной чувствительности. 2 ил.

СПОСОБ ВЫБОРА РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПОЛЮСНЫМИ НАКОНЕЧНИКАМИ МАГНИТОИНДУКЦИОННОГО ДАТЧИКА, включающий вращение постоянного магнита относительно полюсных наконечников магнитоиндукционного датчика и выбор расстояния между полюсными наконечниками при условии обеспечения равенства сдвига по фазе между импульсами, наводимыми в каждом полюсном наконечнике, фазовому сдвигу между экстремумами импульса, отличающийся тем, что магнит вращают с заданной частотой n, у одного из полюсных наконечников, измеряют длительность τ между экстремумами полученного при этом импульса и определяют искомое расстояние l из соотношения

где R радиус вращения магнита.