ИНДУКТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 2002 года по МПК G01B7/14 G01D5/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных прецизионных преобразователях механических (физических) величин.

Известен индуктивный измеритель линейных перемещений, предназначенный для работы в условиях широкого изменения температуры окружающей среды по авторскому свидетельству СССР 1786367, МПК G 01 B 7/00, который состоит из двух размещенных соосно в немагнитном корпусе одинаковых катушек индуктивности и сердечника с двумя ферромагнитными участками, разделенными немагнитной прокладкой. Сердечник соединен с объектом измерений. Расстояние между внутренними торцами катушек индуктивности составляет не менее 1,5 длины одной катушки, а длина немагнитной прокладки между ферромагнитными участками сердечника равна сумме расстояний между катушками и длины одной катушки. Обе индуктивные катушки имеют независимые электрические цепи и каждая из катушек взаимодействует с одним из ферромагнитных участков сердечника. Это позволяет избегать негативного влияния изменения рабочей температуры.

Основным недостатком известного индуктивного измерителя по А.С. 1786367 является возможная погрешность показаний за счет неидентичности электрических каналов измерений двухканальной схемы индуктивного измерителя линейных перемещений.

Известен также индуктивный датчик по авторскому свидетельству СССР 1303810, МПК G 01 B 7/00, который принят в качестве ближайшего аналога (прототипа). Известный индуктивный датчик содержит корпус с двумя размещенными на каркасе катушками индуктивности, включенными в электрическую цепь датчика дифференциально. Внутри катушек индуктивности соосно в опорах трения установлен трубчатый сердечник, выполненный из немагнитного материала с расположенным в его середине ферромагнитным элементом. Трубчатый сердечник имеет длину, равную двум или более расстояниям между опорами трения. Один конец сердечника связывают с объектом контроля. При перемещении объекта контроля перемещается трубчатый сердечник в опорах трения, что приводит к изменению положения ферромагнитного элемента относительно катушек индуктивности. Благодаря точной соосной установке сердечника относительно катушек индуктивности повышается точность измерения линейных перемещений датчиком за счет снижения влияния радиальных смещений сердечника.

Основным недостатком индуктивного датчика по А.С. 1303810 является недостаточная чувствительность на единицу линейного перемещения ферромагнитного элемента сердечника относительно катушек индуктивности, что снижает точность измерений при малых линейных перемещениях.

Перед изобретением поставлена задача повышения чувствительности на единицу относительного взаимного перемещения ферромагнитного сердечника и катушек индуктивности, благодаря чему должна быть снижена погрешность измерений при малых линейных перемещениях.

Поставленная задача решается за счет того, что в индуктивном измерителе линейных перемещений, содержащем две катушки индуктивности, включенные дифференциально в цепь переменного тока, сердечник, выполненный из ферромагнитного материала и расположенный соосно с катушками индуктивности с возможностью продольного перемещения относительно указанных катушек индуктивности, а также указатель положения ферромагнитного сердечника, на боковой поверхности ферромагнитного сердечника размещена неподвижно отделенная электроизоляцией обмотка электропровода, концы которого изолированы от какой-либо внешней электрической цепи.

Обмотка, размещенная на боковой поверхности ферромагнитного сердечника, может быть выполнена в виде однослойной цилиндрической спирали, витки которой равномерно расположены на поверхности сердечника.

Обмотка, размещенная на боковой поверхности ферромагнитного сердечника, может быть выполнена в виде одного спирального витка электропровода.

Обмотка, размещенная на боковой поверхности ферромагнитного сердечника, может быть выполнена многослойной из электропровода, покрытого изоляцией.

Благодаря тому, что в указанном индуктивном измерителе на боковой поверхности ферромагнитного сердечника размещена неподвижно отделенная электроизоляцией обмотка электропровода, концы которой изолированы от какой-либо внешней электрической цепи, увеличен коэффициент взаимоиндукции и получен технический результат, а именно повышена чувствительность на единицу относительного взаимного линейного перемещения ферромагнитного сердечника и катушек индуктивности, что позволило снизить погрешность измерений при малых линейных перемещениях.

На фиг.1 приведена общая принципиальная схема изобретения.

На фиг. 2 приведен пример исполнения обмотки из электропроводника, размещенной на боковой поверхности сердечника, в виде одного спирального витка.

На фиг. 3 приведен пример выполнения многослойной обмотки электропроводника, размещенной на боковой поверхности сердечника.

Индуктивный измеритель линейных перемещений, представленный на фиг.1, содержит катушки 1 и 2 индуктивности, включенные в цепь 3 переменного тока, сердечник 4, выполненный из ферромагнитного материала и расположенный соосно с катушками 1 и 2 индуктивности, а также включенный в цепь 3 указатель 5 положения ферромагнитного сердечника 4. При этом на боковой поверхности 6 ферромагнитного сердечника 4 размещена неподвижно обмотка 7 из электропровода 8. Электропровод 8 покрыт электроизоляцией и его концы 9 и 10 изолированы от какой-либо внешней электрической цепи. В электрической цепи 3 параллельно катушкам 1 и 2 индуктивности включены резисторы 11 и 12, образующие мостовую схему измерений. Клеммы 13 и 14 предназначены для подключения электрической цепи 3 к источнику переменного тока.

На фиг.1 приведен пример индуктивного измерителя линейных перемещений, в котором обмотка 7, размещенная неподвижно на боковой поверхности 6 ферромагнитного сердечника 4, выполнена в виде однослойной цилиндрической спирали из покрытого изоляцией электропровода 8, витки которой равномерно расположены на указанной поверхности 6 сердечника 4, а концы 9 и 10 электропровода 8 изолированы от какой-либо электрической цепи.

На фиг.2 показан пример исполнения обмотки из электропровода 8, размещенной неподвижно на боковой поверхности 6 ферромагнитного сердечника 4, в виде одного спирального витка 15. Концы 9 и 10 спирального витка 15 изолированы от какой-либо электрической цепи.

На фиг. 3 показан пример обмотки 16, размещенной неподвижно на боковой поверхности 6 ферромагнитного сердечника 4, которая выполнена многослойной из электропровода 8, покрытого электроизоляцией. При этом концы 9 и 10 электропровода 8 изолированы от какой-либо электрической цепи.

Для обеспечения работы индуктивного измерителя на клеммы 13 и 14 подают переменное электрическое напряжение. Перед началом измерения перемещением ферритового сердечника 4 добиваются баланса мостовой схемы измерений цепи 3, который фиксируется нулевым значением указателя 5.

В процессе измерения линейного перемещения контролируемого объекта 17 происходит продольное смещение ферромагнитного сердечника 4 совместно с обмоткой 7, неподвижно расположенной на его боковой поверхности 6, относительно катушек 1 и 2 индуктивности, что приводит к разбалансу мостовой схемы цепи 3, при этом по реакции указателя 5 судят о величине линейного перемещения. Указатель 5 однозначно отображает величину линейного смещения ферромагнитного сердечника 4.

Наличие на боковой поверхности 6 ферромагнитного сердечника 4 обмотки из электропровода 8 увеличивает коэффициент взаимоиндукции, что позволяет получить технический результат, а именно повысить чувствительность на единицу взаимного линейного перемещения ферромагнитного сердечника 4 и катушек 1 и 2 индуктивности, что позволило снизить погрешность измерений при малых линейных контролируемых перемещениях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных прецизионных преобразователях механических величин. Измеритель содержит две катушки индуктивности, включенные дифференциально в цепь переменного тока. Соосно с катушками с возможностью продольного перемещения относительно них расположен ферромагнитный сердечник. На боковой поверхности сердечника расположена изолированная обмотка из электропровода, концы которого изолированы от какой-либо внешней электрической цепи. Благодаря этой обмотке увеличен коэффициент взаимоиндукции и повышена чувствительность измерителя на единицу относительного взаимного линейного перемещения ферромагнитного сердечника и катушек. Это позволило снизить погрешность измерений при малых линейных перемещениях. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Индуктивный измеритель линейных перемещений, содержащий две катушки индуктивности, включенные дифференциально в цепь переменного тока, сердечник, выполненный из ферромагнитного материала и расположенный соосно с катушками индуктивности, а также указатель положения ферромагнитного сердечника, отличающийся тем, что на боковой поверхности ферромагнитного сердечника размещена отделенная электроизоляцией обмотка из электропровода, концы которого изолированы от какой-либо внешней электрической цепи. 2. Индуктивный измеритель по п. 1, отличающийся тем, что обмотка, размещенная на боковой поверхности ферромагнитного сердечника, выполнена в виде однослойной цилиндрической спирали, витки которой равномерно расположены на поверхности ферромагнитного сердечника. 3. Индуктивный измеритель по п. 1, отличающийся тем, что обмотка, размещенная на боковой поверхности ферромагнитного сердечника, выполнена в виде одного спирального витка электропровода. 4. Индуктивный измеритель по п. 1, отличающийся тем, что обмотка, размещенная на боковой поверхности ферромагнитного сердечника, выполнена многослойной из электропровода, покрытого электроизоляцией.