Преобразователь для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта Советский патент 1985 года по МПК G01D5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электромашиностроении для контроля температуры роторов электрических машин, в авиадвигателестроении для контроля температуры вращающихся частей ГТД, а также в тех отраслях промьшшенности, где требуется измерение температуры вращающихся объектов при повьшенной температуре в месте расположения передающего преобразователя.

Известны устройства для передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающихся объектов, где в качестве передающего преобра ователя используют бесконтактные .. индуктивные или емкостные токосъемники, а на вращающемся объекте расположен электронный блок преобразования постоянного (или медленно изменяющегося) сигнала в переменный сигнал tl .

Однако данные устройства обладают узким диапазоном рабочих температур, сравнительно большой погрешностью преобразования (5% и больше) и низкой чомехозащищенностью.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь для передачи медленно изменяющихся электрических сигналов с подвижного объекта на неподвижный, который содержит магнитопровод с обмотками: модуляционной, измерительной и вращающейся, магиитопровод с двумя неподвижными основаниями, соединенными внутренним и внешним полыми концентричными цилиндрами и вращающейся на валу частью, неподвижные модуляционную измерительную обмотку и вращающуюся сигнальную обмотку, причем модуляционная обмотка расположена внутри в. утреннего полого цилиндра, вращающаяся сигнальная обмотка расположена между двумя основаниями на вращающейся части магнитопровода, а плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала L2 J.

Недостаток этого преобразователя состоит в том, что он имеет большую погрешность преобразования.

Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования.

Для достижения поставленной цели в преобразователь для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта, содержаний магнитопровод с

145247 2

двумя неподиижными (.)Снона11ИямИ; соединенными внутренним и внешним полыми концентричными цилиндрами, и вращающейся на валу частью, неподвиж5 ные модуляционную, измерительную

обмотки и вращающуюся сигнальную об мотку, причем модуляционная обмотка расположена между внутренним и внешним полыми концентричными цилиндрами,

10 неподвижная измерительная обмотка расположена внутри внутреннего полого цилиндра, вращающаяся сигнальная обмотка расположена между двумя основаниями на вращающейся части

15 магнитопровода, при этом плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала, дополнительно введены полая ферромагнитная шайба, соединяющая внутренний и внешний

20 полые концентричные цилиндры и рас(Положенная посередине между основаниями, а модуляционная обмотка выполнена из -двух одинаковых секций, соединенных последовательно и встреч25 но и расположенных по обеим сторонам ферромагнитной шайбы.

На фиг. 1 изображен преобразователь, общий, вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Преобразователь включает вал 1 с

расположенной на нем роторной частью магнитопровода 2, вращающуюся сигнальную обмотку 3, намотанную на роторную часть магнитопровода 2 и подсоединенную к источнику медленно изменяющегося сигнала (не показан). Внутренний 4 и внешний 5 полые концентричные цилиндры соединяют два основания 6 и 7. Посередине между основаниями 6 и 7 расположена ферромагнитная шайба 8, соединяющая внутренний 4 и внешний 5 полые концентричные цилиндры. Измерительная обмотка 9 расположена внутри внутреннего полого цилиндра 4 между основаниями 6 и 7. Модуляционная обмотка 10 расположена между внутренним 4 и внешним 5 полыми концентричными цилиндрами и разделена на две одинаковые секции, включенные последовательно и встречно.

Толщина стенок внутреннего 4 и внешнего 5 полых концентричных цилиндров в 5-6 раз меньше, чем шайба 8 и оснований 6 и 7, что обеспечивает насьш1ение при модуляции прежде всего полых концентричнрлх цилиндров 4 и 5.

3

Эле меиты масиитоирчнодп преобразонатрля дси1жны иметь возможно меньшие зазоры между собой для обеспечения удовлетворительной чувствителности . Суммарныйвоздушный зазор между вращающимися элементами магнитопровода (роторная часть) и неподвижными (основания 6 и 7) при тщательной регулировке зазора может быть доведен до 0,1-0,15 мм.

Концы вращающейся сигнальной обмотки 3 выводятся через отверстие в валу 1 по его внутреннему осевому отверстию либо по специальным пазам в теле вала 1 (не показано).

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении вращающейся сигнальной обмотки 3 к источнику медленно изменяющегося электрического сигнала (например к термопаре), через вращающуюся сигнальную обмотку 3 протекает медленно изменяющийся ток, который создает в магнитопроводе преобразователя соответствующий магнитный поток Фр, замыкающийся по магнитопроводу (фиг. 1). При отсутствии тока модуляции в модзля- ционной обмотке 10 магнитные сопротивления каждого из полых концентричных цилиндров 4 и 5 неизменны. Величина магнитного потока Ф практически постоянна и в неподвижной измерительной обмотке 9 ЭДС не наводится.

При подключении модуляционной обмотки 10 к источнику переменного токи модуляции (не показан) в магнитной цепи преобразователя появляется магнитный поток Ф,, замыкающийся по пути (фиг, 1). При достаточно больщой величине тока в модуляционной обмотке 10 магнитный поток Ф доводит до насьщ(ения материал полых концентричных цилиндров 4 и 5, изменяя их магнитное сопротивление. Причем эти изменения происходят дважды за период тока модуляции из-за симметричности кривой перемагничивания материала магнитопровода. С удвоенной частотой происходит изменение потокосцепления магнитного потока Ф

32474

с нитками и-.9мерительной обмотки 9, что приводит к появлению на этой обмотке 1;ДС удвоенной частоты тока модуляции, амплитуда которой при фиксиJ рованном значении тока модуляции однозначно соответствует значению величины магнитного потока Фо. т.е. значению преобразуемого медленно изменяющегося сигнала.

o При полной симметрии магнитной цепи преобразователя и равенстве чисел .витков секций модуляционной обмотки 10 в спектре выходного сигнала преобразователя отсутствуют

5 ЭДС первой гармоники тока модуляции и трансформаторная ЭДС второй гармоники тока модуляции,- зависящей от температуры и деформации материала магнитопровода. Это вызвано тем, что

Q наводимые в измерительной обмотке 9 магнитным потоком рассеяния обмотки модуляции, соответствующие ЭДС .равны по величине, направлены встречно и их результирующий сигнал равен

5 нулю.

В реальной конструкции полной симметрии достичь не удается, однако уровень первой гармоники тока модзляции в спектре выходного сигнала

« удается снизить в 220-260 раз, а неинформатив::ой второй гармоники в 1216 для типовых режимов модуляции у экспериментального предлагаемого преобразователя по-сравнению с преобразователем-прототипом.

Уменьшение погрешности преобразования измерительных сигналов, передаваемьк с вращающегося объекта, обещает получение эффекта за счет более точного выдерживания технологических -режимов, рационального построения конструкций машин и механизмов, содержаш 1х вращающиеся элементы, на основе измерительной информации полученной с помощью преобразо

вателя и т.д.

По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство имеет более щирокий диапазон рабочих температур при сравнимой погрешности преобразования ,

W

Фаг.2

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий магнитопровод с двумя неподвижными основаниями, соединенными внутренним и внешним полыми концентричньми цилиндрами, и вращающейся на валу частью, неподвижные модуляционную. измерительную обмотки и вращающуюсй сигнальную обмотку, причем модуляционная обмотка расположена между внутренним и внешним полыми концентричными цилиндрами, неподвижная измерительная обмотка расположена внутри внутреннего полого цилиндра, вращающаяся сигнальная обмотка расположена между двумя основаниями на вращающейся части магнитопровода, при этом плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала, отличающийся тем, что, с целью.уменьшения погрешности преобразования в ,него дополнительi но введена полая ферромагнитная шайба, соединяющая внутренний и внеш(Я ний полые концентричные цилиндры и расположенная посередине между основаниями, а модуляционная обмотка выполнена из двух одинаковых секций, соединенных последовательно и встречно и расположенных по обеим сторонам ферромагнитной шайбы. 4 01 tsD ;k