ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений.

Известен трансформаторный преобразователь угловых перемещений, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный в виде четырехплечего магнитного моста с диаметральной перемычкой, на которой расположена измерительная обмотка, и подвижный, охватывающий неподвижный, магнитопровод с двумя полюсами, на котором расположена обмотка возбуждения (авт. свид. СССР N 461300, кл. G 01 B 7/30, 1973).

Известный преобразователь обладает недостаточной точностью, вызванной нелинейностью преобразования, особенно при малых углах поворота подвижной части.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является трансформаторный преобразователь угловых перемещений, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный в виде четырехплечего магнитного моста с диаметральной перемычкой, на которой расположена измерительная обмотка, и подвижный, охватывающий неподвижный, магнитопровод с двумя полюсами, который свободно охвачен обмоткой возбуждения, при этом диаметральная перемычка магнитного моста выполнена с V-образными радиальными прорезями, глубина которых определяется из соотношения

где L_перем - длина перемычки, C - ширина плеча моста (авт. свид. СССР N 815482, кл. G 01 B 7/30, прототип).

Однако данный преобразователь обладает недостаточными кинематическими возможностями. В частности, он не позволяет одновременно измерять угловое перемещение другого объекта.

Результатом изобретения является возможность одновременного измерения углового перемещения другого объекта.

Данный результат достигается тем, что трансформаторный преобразователь угловых перемещений, содержащий корпус, расположенные в корпусе неподвижный магнитопровод, выполненный в виде четырехплечего магнитного моста с диаметральной перемычкой, выполненной с радиальными прорезями, на неразрезанной части которой расположена измерительная обмотка, и, охватывающий неподвижный, подвижный магнитопровод с двумя полюсами, который свободно охвачен обмоткой возбуждения, преобразователь снабжен дополнительным неподвижным магнитопроводом в виде четырехплечего магнитного моста с диаметральной перемычкой, выполненной с радиальными прорезями, и дополнительным подвижным магнитопроводом с двумя полюсами, охватывающим дополнительный неподвижный магнитопровод, а расположенная на неразрезанной части диаметральных перемычек измерительная обмотка, а также обмотка возбуждения, одновременно охватывающая дополнительный подвижный магнитопровод, являются общими.

На фиг. 1 и 2 схематично изображен предлагаемый преобразователь в начальном положении колец, вид с передней и обратной стороны соответственно; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг 4 - пути магнитных потоков в одном из магнитных мостов при некотором значении измеряемого угла поворота.

Преобразователь содержит (фиг. 1) неподвижный магнитопровод, выполненный в виде четырехплечего магнитного моста с плечами 1-4. Диаметральная перемычка 5 выполнена с радиальными прорезями 6 V-образной формы. Глубина прорезей 6 определяется шириной плеч из соотношения

где L_перем - длина диаметральной перемычки 5; C - ширина плеча моста.

На неразрезанной части диаметральной перемычки 5 расположена измерительная обмотка 7. Подвижный магнитопровод 8 выполнен в виде кольца, снабженного двумя полюсами 9 и 10, которые делят кольцо 8 на две половины, каждая из которых свободно охвачена неподвижными секциями обмотки возбуждения 11. Секции обмотки возбуждения 11 соединены между собой последовательно-встречно так, что их потоки в кольце 8 направлены согласно. Преобразователь снабжен (фиг. 2) дополнительным неподвижным магнитоприводом в виде четырехплечего магнитного моста с плечами 12-15, диаметральной перемычкой 16, выполненной с радиальными прорезями 17, и дополнительным подвижным магнитопроводом 18 в виде кольца с двумя полюсами 19 и 20, охватывающим дополнительный неподвижный магнитопровод. Полюса 19 и 20 делят дополнительное кольцо 18 на две половины. Каждая половина кольца охвачена неподвижными секциями обмотки возбуждения 11. Расположенная на диаметральных перемычках 5 и 16 измерительная обмотка 7, а также обмотка возбуждения 11, одновременно охватывающая основной 9 и дополнительный 18 подвижные магнитопроводы, являются для основного и дополнительного магнитных мостов общими.

Все детали преобразователя расположены в корпусе (не показан).

Основное 9 и дополнительное 18 кольца кинематически связаны с соответствующими объектами измерения (не показаны).

Преобразователь работает следующим образом.

При нулевом положении измеряемого объекта (фиг. 1) магнитные сопротивления плеч 1-4 равны, мост уравновешен, суммарный поток, пронизывающий измерительную обмотку 7, равен нулю.

При повороте одного из измеряемых объектов одно из колец, например кольцо 9, поворачивается в ту или иную сторону, что вызывает разбаланс соответствующего магнитного моста, в результате чего через измерительную обмотку 7 течет магнитный поток Ф_и (фиг. 4), что вызывает в измерительной обмотке 7 ЭДС. Модуль ее пропорционален углу поворота α, а фаза определяется направлением поворота.

Поток Ф_и действует на участке ab, т.е. магнитное сопротивление измерительной диагонали моста определяется сопротивлением участка ab.

Аналогично работает преобразователь и при измерении одиночного углового перемещения другого объекта.

При угловом перемещении обоих измеряемых объектов кольца 9 и 18 поворачиваются в ту или иную сторону, что вызывает разбаланс обоих магнитных мостов, в результате чего через измерительную обмотку 7 течет алгебраическая сумма потоков разбаланса Ф_и1 и Ф_и2 (не показаны), и в измерительной обмотке 7 появляется ЭДС, пропорциональная алгебраической сумме углов поворота основного и дополнительного объектов.

В конструкции магнитных мостов выполняется условие, при котором сопротивление измерительной диагонали близко к нулю, что в конечном итоге обеспечивает высокую точность и чувствительность преобразователя.

Очевидно, что все сказанное выше будет справедливо, если количество дополнительных неподвижных и подвижных магнитопроводов будет больше единицы (2, 3, ..., n; на фиг. 3 показано пунктиром).

Изобретение относится к измерительной технике. В предложенном устройстве в сдвоенном мосте каждый из четырехплечих мостов имеет неподвижный магнитопровод с диагональной перемычкой и подвижный магнитопровод, выполненный в виде кольца с двумя диаметрально расположенными полюсами. Кольца свободно охвачены обмоткой возбуждения. Каждая из диагональных перемычек выполнена с радиальными V-образными прорезями на определенную глубину. На неразрезанной части диагональных перемычек расположена измерительная обмотка. При угловом перемещении обоих объектов измерения в измерительной обмотке появляется ЭДС, модуль которой пропорционален алгебраической сумме углов поворота этих объектов. Данный преобразователь характеризуется расширенными функциональными возможностями и позволяет, в частности, одновременно измерять угловое перемещение другого объекта. 4 ил.

Трансформаторный преобразователь угловых перемещений, содержащий корпус, расположенные в корпусе неподвижный магнитопровод, выполненный в виде четырехплечего магнитного моста с диаметральной перемычкой, выполненной с радиальными прорезями, на неразрезанной части которой расположена измерительная обмотка, и охватывающий неподвижный подвижный магнитопровод с двумя полюсами, который свободно охвачен обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным неподвижным магнитопроводом, выполненным в виде четырехплечего моста с диаметральной перемычкой, выполненной с радиальными прорезями, и дополнительным подвижным магнитопроводом с двумя полюсами, охватывающим дополнительный неподвижный магнитопровод, а расположенная на неразрезанных частях диаметральных перемычек измерительная обмотка, а также обмотка возбуждения, одновременно охватывающая дополнительный подвижный магнитопровод, являются общими.