Датчик линейных перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 

со со

00 42 СО 1 Изобретение относится к измер гтельной и может быть использовано для контроля перемещений объе тов в условиях повышенных температур Известен датчик линейных перемещений дифференциально-трансформаторн го типа, содержащий корпус с закрепленными в нем на каркасе обмотками Я симметрирующим элементом в виде ма нитного шунта, установленным с возможностью перемещения вдоль оси датчика t JНедостатком датчика является высо кая температурная погрешность, обусловленная изменением геометрических, и электромагнитных пораметров датчик при изменении температуры. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик линейных перемещений, содержащий ста канообразный ферромагнитный корпус, размещенные в нем ферромагнитный сердечник, соединяемый в процессе измерений с объектом контроля, обмотка возбуждения, две измерительные обмотки, и электропроводную симметрирующую втулку , расположенную со сто роны открытого торца корпуса. Симметрирующая втулка закреплена на корпусе неподвижно и предназначена для устраненмя влияния на характеристику преоб разования датчика попере.чной асимметрии его корпуса 12 . Недостатком датчика является низкая точность, обусловленная отсутствием регулировки нулевого положения и высокой температурной погрешностью в области нуля характеристики преобразования. Цель изобретения - повышение точности датчика путем стабилизации положения нуля характеристики преобразования при изменении температуры окружающей среды. . Эта цель достигается тем,-что в , датчике линейных перемещений, содержащем стаканообразный ферромагнитный корпус, размещенные в нем ферромагнит ный сердечник. соединяемь1й в процессе измерений с объектом контроля, обМоТка возбуждения, две измерительные обмотки, и электропроводную симметрирующую втулку, расположенную со стороны открытого торца корпуса, симметрирующая втулка установлена с возможностью перемещения вдоль оси корпуса с Помощью гайки, имеющей резь бу на внешней и внутренней поверхностях, и выполнена из материала с коэф1 9фициёнтом /i линейного температурногстрасширения, удовлетворяющим услови10, где UQ Эффективная длина корпуса; эффективная длина симметрирующей втулки; коэффициент линейного температурного расширения материала корпуса. На чертеже показан общий виддатчика , разрез. Датчик линейных перемещений содержит ферромагнитный корпус 1, выполненный в виде цилиндрического стакана с отверстием по центру днища. В корпусе 1 размещены сердечник 2 из ферромагнитного материала, связываемый в процессе измерений через отверстие в днище с контролируемым объектом (не показан) , и изоляционный каркас 3. На каркасе закреплены обмотка k возбуждения, подключаемая к источнику напряжения переменного тока, и измерительные обмотки 5, соединенные встречно-последовательно. Со стороны открытого торца корпуса 1 размещены симметрирующая втулка 6 и гайка 7 с резьбой на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях. На внутренней стенке стаканообразного Корпуса 1 со стороны его открытого торца также выполнена резьба, обеспечивающая регулируемое соедине 1ие гайки 7 с корпусом 1, С помощью внутренней резьбы на гайке 7 закреплена симметрирующая втулка 6, рабочий торец которой обращен в сторону сердечника 2. Втулки 6 выполнена из электропроводящего материала с коэффициентом л |нейного температурного расширения , удовлетворяющим условию О / Датчик работает следующим образом. Изменение положения сердечника 2, вызванное перемещением контролируемого объекта, приводит к изменению магнитных потоков, создаваемых обмоткой k возбуждения и проходящих через измерительные обмотки 5, и к соответствующему изменению наводимых в них ЭДС. По величине и фазе разнобти ЭДС измерительных обмоток 5 на выходе датчика определяют перемещение контролируемого объекта. С помощью электропроводной симметрирующей втулки 6 осуществляется компенсация поперечной асимметрии корпуса 1 датчика и возможной неидентичности измерительных обмоток 5 окээываюцих дестэбилизиФУющее влияние на полсякение нуля характеристики преобразования датчика, Изменяя величину зазора сГд между абочей поверхностью втулки 6 и ближайи ей к ней .измерительной обмоткой 5 влияющего на коэффициент индуктивной связи этой измерительной обмотки 5с обмоткой возбуждения и, следователь но, на ЭДС этой обмотки, что обеспе.ивается перемещением .втулки 6 вдоль оси корпуса 1, устанавливают равенство ЭДС измерительных обмоток 5 и нулевой выходной сигнал датчика при нулевом перемещении объекта. Изменение зазора i можрт быть осу ществлено либо перемещением гайки 7 относительно корпуса 1, либо перемеще нием втулки 6 относительно гайки 7. Таким Ъбразом, в датчике обеспечивается регулируемая компенсация влияния его электромагнитной и геометрической асимметрии. При изменений температуры ркру йающей среды изменяются в противоположных направлениях эффективная длина LQ корпуса 1 между базовой поверхностью ,гайки 7 и закрытым торцом корпуса 1 и эффективная длина Q втулки 6, рав ная расстоянию от базовой поверхности гайки 7 до поверхности рабочего торца втулки. 6. Изменения /it- и4С эффективной длины L корпуса и эффективной длины 20 втулки, соответственна, с изменением 4t температуры окружающей среды равны 4L - , /ie eo/J4t. (2) Неизменность зазора «Гд с изменением температуры достигается при ус ловии.(3) Устанавливая различное соотношение эффективных длин корпуса 1 и втул t0 ки 6 путем раздельного перемещения гайки 7 и втулки 6 обеспечивают регулировку изменения зазора еГ с изменением температуры окружающей среды. Для температурной компенсации изменения гюложения нуля характеристиг ки преобразовали) датчика производят его регулиров гС | щующим образом. Сохраняя неизменней величину зазора d, установленную при регулировке нуля при нормальной температуре, вращением гайки 7 и.втулки 6 подбирают ;Таkpe соотношение х эффективных длин, при котором сохраняется полбжение нуля ха)акте15истики датчика при максимальной (минимальной) температуре окружиощей среды. Для обеспечения возможности регулировки температурного изменения зазора dl коэффициент /i линейного температурного расширения мйгтермала втулки должен быть не ме1#« величины, определяемой из условия нулевого изменения зазора djj при краййем положении гайки 7 У торца корпуса и втулки 6 У базовой поверхности гайки 7. При этом из условий (2) и (З) вытекает ограничение (1) на соотношение коэффициентов линейного расширения материалов корпуса 1 и втулки 6. Благодаря тому, что в датчике осуществляется регулировка положения нуля характеристики преобразования при нормальной температуре и регулировка степени температурной компенсации, Обеспечивается эффективная стаби-« ;Лизация положения нуля характеристики датчика в рабочем диапазоне температур и достигается повышение его точЖ)СТИ.

ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий стаканообразный ферромагнитный корпус, размещенные в нем ферромагнитный сердечник, соеди няeмый в процессе измерений с объектом контроля, обмотка возбуждения, две измерительные обмотки, и электропроводную симметрирующую втулку, |расположенную со стороны открытого торца корпуса, отличающий -b v:,:j,,;5 I , .,. ;С я тем, что, с целью повышения точности датчика путем стабилизации положений нуля характеристики преобразования при изменении температуры окружающей среды, симметрирующая втулка установлена с возможностью перемещения вдоль оси корпуса с помощью гайки, имеющей резьбу на внешней и внутренней поверхностях, и выполнена из материала с коэффициентом f линейного температурного расширения, удовлетворяющим условию /b 42-od, 0. о i где 1,0 эффективная длина корпуса; с эффективная длина симметрирующей втулки; с oi коэффициент линейного температурного расширения материала корпуса.