Датчик перемещений с высокой разрешающей способностью Российский патент 2024 года по МПК G01B7/00 G01B7/02 

Изобретение относится к измерительной технике. Для использования в области машиностроения, при диагностике точности геометрических параметров линейных перемещений.

Известен индуктивный датчик, содержащий катушку индуктивности и сердечник, устанавливаемые на взаимно перемещающиеся объекты, генератор переменного напряжения и электрическое сопротивление, два диода и конденсатор. Один из диодов соединен последовательно с катушкой, образуя первое плечо, другой диод соединен последовательно с электрическим сопротивлением, образуя второе плечо. Оба плеча соединены параллельно, образуя замкнутый контур. Диоды соединены в контуре последовательно-согласно. Первая точка соединения плеч контура подключена к первому выводу генератора, а вторая точка соединения плеч - к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен со вторым выводом генератора. Выводы конденсатора являются выходом устройства. Электрическое сопротивление может быть выполнено в виде второй катушки индуктивности, идентичной первой катушке. Датчик дополнительно снабжен вторым сердечником, установленным внутри второй катушки с возможностью перемещения вдоль оси последней и фиксации. Сердечники могут быть выполнены соизмеримыми по длине с соответствующими катушками, первый сердечник снабжен тягой из неметаллического неферромагнитного материала, закрепленной на сердечнике со стороны второй катушки, а второй сердечник выполнен с продольным сквозным отверстием для прохода тяги. Первый или оба сердечника могут быть также выполнены наборными из нескольких параллельных оси катушек ферромагнитных стержней, скрепленных неметаллическим неферромагнитным материалом, а параллельно катушкам индуктивности могут быть подключены активные сопротивления (патент РФ 2221988, МПК 3G01B 7/24, опубл. 20.01.2004).

Недостатком изобретения является сложность конструкции датчика и схемы выделения его полезного сигнала, ограниченные эксплуатационные возможности прибора, необходимость дополнительного преобразования выходного сигнала для компьютерной регистрации и обработки результатов в процессе измерений.

Наиболее близким по технической сущности является Индуктивный датчик перемещения, состоящий из корпуса, в котором размещены магнитная катушка и информационные катушки, подключенные к источнику переменного тока, блок предварительного усиления, отличающийся тем, что магнитная катушка закреплена жестко в корпусе, справа и слева от нее через пластмассовые перегородки соосно с ней закреплены информационные катушки, внутри которых установлены два равных стержня, разделенные пружиной, один внутренний - закреплен жестко в перегородке, другой - подвижно в подшипнике скольжения и фланце с замком, к которому на резьбе крепится щуп, дополнительно в корпусе установлена блок-схема усилителя сигналов с информационных катушек, соединенная с разъемом вывода, закрепленным на фланце с замком (Патент RU 2727321 С1, МПК G01B 7/14, опубл. 7.21.2020 г.).

Недостатком прототипа является сложность конструкции устройства низкая чувствительность датчика и точность измерения, связанная с изменением зазора между стержнями.

Цель изобретения - повышение точности измерения, чувствительности при непрерывном диагностировании.

Поставленная цель достигается тем, что датчик диагностирования износа узлов трения, содержащий выполненный из немагнитного материала в виде цилиндра корпус, внутри которого размещена индуктивная катушка с сердечником из ферромагнитного материала в виде цилиндра содержащего щуп из немагнитного материала. Индуктивная катушка соединена с конденсатором, образуя колебательный контур чувствительной радиосхемы блока усиления, связанного с блоком, передающим сигнал на антенну. При передвижении щупа меняется индуктивность колебательного контура, следовательно и частота сигнала, Этот сигнал усиливается усилителем, передается в передатчик, а затем на антенну. Для приема сигнала используется радиоприемник с блоком поиска по частоте, который усиливает сигнал, дешифрирует его и передает в компьютер, где регистрируется отклонение частоты, характеризующей перемещение щупа.

На чертеже фиг. 1 изображен продольный разрез общего вида датчика перемещения, на фиг. 2 Схема приема сигнала с датчика. На чертеже фиг. 1 изображен продольный разрез общего вида датчика перемещения. Датчик перемещений с высокой разрешающей способностью содержит выполненный в виде цилиндра корпус 1 и размещенной внутри него индуктивной катушки 14, с сердечником из ферромагнитной втулки 13 цилиндрического типа, равной по высоте с индуктивной катушкой 14, закрытой снизу крышкой 12, внутри которой жестко закреплен немагнитный щуп 11, поджимаемый толкающей пружиной 3, установленной в опорные гнезда 2, 4 жестко закрепленные на стержне 11 и крышке корпуса 5 соответственно, индуктивная катушка связана с колебательным контуром усилителя 10 и передатчиком сигнала 9, соединенного с антенной 7 и блоком питания 8 с включателем 6, расположенных в верхней крышке корпуса 5, переданный сигнал принимается приемником 15, затем усиливается усилителем 15, далее передается дешифратору 17, аналого-цифровому преобразователю 18 и компьютеру 19 для обработки информации.

Датчик перемещений с высокой разрешающей способностью работает следующим образом, После установки щупа 11 индуктивной катушки 14 на объект измерения включается питание колебательного контура кнопкой 6. На конденсатор подается переменное напряжение 12 В. Конденсатор разряжается на магнитную катушку 14 при этом образуется магнитное поле в ферромагнитной втулки 13. Колебательный контур «катушка-конденсатор» генерирует колебательный процесс в цепи с частотой, зависящей от параметров катушки индуктивности 14, соответственно меняется ее индуктивность и частота колебательного процесса. Величина выходного сигнала меняется пропорционально передвижения ферромагнитной втулки 13 в катушке индуктивности 14. Колебательный контур связан с усилителем сигнала 10 и передатчиком 9 с антенной 7. Передающая антенна 7 излучает сигнал, а приемник 15 фиг. 2 усиливает 16 и дешифрирует 17 по частоте полученный сигнал передает его в аналого-цифровой преобразователь 18 и компьютер 19, где по программе происходит сравнение начального (исходного) сигнала и текущего в результате определяется величина передвижения щупа.

Предлагаемое изобретение позволяет передавать данные по радиоканалу снизить помехи измеряемого сигнала, за счет гармонического сигнала получаемого с колебательного контура, повысить чувствительность и надежность работы датчика применением простого измерительного инструмента ферритового сердечника и индуктивной катушки.

Изобретение относится к измерительной технике. Для использования в области машиностроения, при диагностике точности геометрических параметров линейных перемещений. Датчик перемещений с высокой разрешающей способностью содержит выполненный в виде цилиндра корпус и размещенной внутри него индуктивной катушки, с сердечником из ферромагнитной втулки цилиндрического типа, равной по высоте индуктивной катушке, закрытой снизу крышкой, согласно изобретению внутри ферромагнитной втулки жестко закреплен немагнитный щуп, поджимаемый распорной пружиной, установленной в опорные гнезда, жестко закрепленные на стержне и крышке, индуктивная катушка связана с колебательным контуром усилителя и передатчиком сигнала, соединенным с антенной и блоком питания с включателем, расположенными в верхней крышке корпуса, переданный сигнал принимается приемником, затем усиливается усилителем, далее передается дешифратору, аналого-цифровому преобразователю и компьютеру для обработки информации. Технический результат - возможность передачи данных по радиоканалу, снижение помех измеряемого сигнала, повышение чувствительности и надежности работы датчика за счет простого измерительного инструмента ферритового сердечника и индуктивной катушки. 2 ил.

Датчик перемещений с высокой разрешающей способностью, содержащий выполненный в виде цилиндра корпус и размещенной внутри него индуктивной катушки, с сердечником из ферромагнитной втулки цилиндрического типа, равной по высоте индуктивной катушке, закрытой снизу крышкой, отличающийся тем, что внутри ферромагнитной втулки жестко закреплен немагнитный щуп, поджимаемый распорной пружиной, установленной в опорные гнезда, жестко закрепленные на стержне и крышке, индуктивная катушка связана с колебательным контуром усилителя и передатчиком сигнала, соединенным с антенной и блоком питания с включателем, расположенными в верхней крышке корпуса, переданный сигнал принимается приемником, затем усиливается усилителем, далее передается дешифратору, аналого-цифровому преобразователю и компьютеру для обработки информации.