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

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и пред назначено для передачи медленно изм няющихся измерительных сигналов пос тоянного тока с вращающихся объекто при повышенной температуре з месте расположения преобразователя. Известно устройство для бесконта ной передачи медленно изменяющихся измерительяьпс сигналов с вращакяцихс объектов, где в качестве передающег преобразователя используются индукт ные или емкостные токосъемники, а н вращающемся объекте расположен элек ронный блок преобразования постоянного f или медленно изменяющегося сигналаj в переменный сигналD « Недостаток известного устройства в том, что око имеет узкий диапа зон рабочих температурS сравнительно большую погрешность преобразования и низкую помехозащищенность. Наиболее близким к изобретеншо по технической сущности является магнитомодуляционный преобразовател Д.ПЯ передачи медленно изменяющихся электрических сигналов с подвижного объекта на неподвижный, содержащий магнитопрозод, состоящий из двух неподвижнык ферромагнитных основаНИИ, соединенньнс первым и вторым полыми концентричныьда цил1-1ндрами различного диаметра, вставку магнитопровода, вращающуюся на валу между неподвижными ферромагнитными основаниями, и расположенную иа ней вращающуюся сигнальную обмотку( модуляционную обмотку, расположенную меясду первым и вторым полыг-ш кон центричными цилиндрами, а также неподвнжну о измерительную обмотку, причем плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала 2,

Однако указанньгй преобразователь имеет недостаточно высокую чувствительность ,.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий магнитопровод, состоящий из двух неподвижных ферромагнитных оснований, соединенных первым и вторым полыми концентричными цилиндрами различного диаметра-, вставку маг нитопровода, врашаюшуюся на валу между неподвижными ферромагнитными

Толщина стенок каждого из полых концентричньяс цилиндров 6-9 должна быть в 5-6 раз меньше толщины неподвижных ферромагнитных основа, НИИ 4 и 5 магнитопровода. Кроме

того, пгющади сечений каждого из по лых концентричных цилиндров 6-9 должны быть равны между собой, что обеспечивает одинаковое насыщение их магнитными потоками, создаваемыки модуляционными обмотками 10 и 12. Воздушные зазоры в местах стыка неподвижных частей магнитопровода и между роторными и статорными частяоснованиями, и расположенную на ней вращающуюся сигнальную обмотку, модуляционную обмотку, расположенную между, первым и вторым полыми концентричными цилиндрами, а также неподвижную измерительную обмоткУ, причем плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения нала, в него дополнительно введены соединяющие неподвижные ферромагнитные основания третий и четвертый полые концентричные цилиндры разного диаметра, каждый из которых меньше, чем диаметр второго полого концентричного цилиндра и вторая модуляционная обмотка, причем зта обмотка расположена мезкду третьим и четвертым по.тамми концентричными цилиндрами, а неподвижная . измерительная обмотка расположена между вторым и третьим полами концентричными 1№(линдрами. На фиг. I приведен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1. Преобразователь содержит вал 1 с рэсполойсениой на нем вставкой 2 магнитопровода, на которой расположена вращакяцаяся сигнальная o6i..oTка 3f подключаемая к источнику преобразуемого медленно изнеия1гячегося сигнала .(не показан)j магнитопрозод, состоящий из двух неподвижных ферромагнитных оснований 4 и 5, соединенных четырьмя концентричными цилиндрами: первьм 6, вторым 7, третьим 8 и четвертым 9. Между первым 6 и вторым 7 полыми концентричными цилиндрами расположена перйая модулящонная обмотка- 10, между вторым 7 и третьим 8 неподвижная измерительная обмотка П, а между третьим 8 и четвертым 9 - вторая модуляционная обмотка 12. ми магнитопровода должны быть минимальными, что необходимо для получения высокой чувствительности. В процессе работы преобразователь подключается к измерительной аппаратуре. Первая модуляционная обмотка 10 подключается к выходу генератора переменного тока модуляции, а вторая модуляционная обмотка I2 под,ключается через фазосдвигающее устройство, которое обеспечивает сдвиг по фазе тока в этой обмотке на четверть периода по сравнению с током в обмотке 10. Неподвижная измеритель ная обмотка подключается к блоку вторичной аппаратуры, осуществлякй ему фильтрацию полезного сигнала и его дальнейшее преобразование в требуемую форму. Вращающаяся сигнаЛьная обмотка 3 подключается к источнику преобразуемого сигналаj например ..термопаре. Преобразователь работает следующим образом. При подключении вращающейся обмотки 3 к источнику преобразуемого сигнала, например к термопаре, через эту обмотку протекает медленно изменяющийся ток, создающий соответствую щий магнитный поток Фс , замьжающийся по магнитопроводу (при другой полярности подключения обмотки 3 к источнику преобразуемого сигнала направление магнитного потока Ф, 6 ИЗменяется на противоположное. ток в обмотках 10 и 12 отсутствует, то потокосцепление магнитного потока Ф с витками измерител ной обмотки 11 остается постоянным и никакой ЭДС на обмотке I1 не наводится. При подключении модуляционных обгдаток i О и 12 к источнику тока мод ляции в этих обмотках протекают токи сдвинутые друг относительно друга на четверть периода. Значения велидолжны быть чин этих токов достаточно большими, чтобы насытить материал полых концентричных цилиндров 6-9. Из-за сдвига фаз между то ками полые концентричные ципинд- р насыщаются не одновременно. Напри мер, сначала насыщаются полые коицентричные цилиндры 6 и 7, а затем через четверть периода - полые концентричные цилиндры 8 и 9. При насы щении материала полых концентричных цилиндров 6 - 9 их магнитные сопротивления возрастают в сотни-тысячи раз. Эти изменения в силу симметричности кривой намагничивания материала магнитопровода преобразователя происходит с удвоенной частотой тока модуляции источника. С этой же частотой при модуляции магнитного сопротивления полых концентричных цилиндров 6-9 происходит перераспределение постоянного магнитного потока Фо между этими цилиндрами. В частности, при насыщении полых концентричных цилиндров 6 и 7 (ток в пертвой обмотке 10 имеет максимальное значение) практически весь магнитный поток о проходит, разделившись на две равные части, по полым концентричным цилиндрам 8 и 9, не охватывая при этом неподвижной измерительной обмотки 11. Через четверть. периода насыщаются полые концентричные цилиндры 8 и 9 (ток модуляции во второй обмотке -12 имеет максимальное значение) и практически весь поток Ф замыкается, разделивтпись на две равные части, по полым концентричным цилиндрам 6 и,7, охватывая неподвижную обмотку 11. Поскольку потокосцепление обмотки И с магнитным потоком Ф при модуляции изменяется, то в измерительной обмотке I1 наводится ЭДС, которой пропорциональна значению преобразуемого сигнала (или магнитного потока t ) . Одновременно в обмотке потоками рассеяния . наводится и напряжение первой гармоники тока модуляции, которое отделяется от полезного сигнала второй гармоники с .помощью фильтров. Кроме того, в предложенной конструкции в спектре выходного сигнала с измерительной обмотки практически полностью отсутствует трансформаторная вторая гармоника тока модуляции. Это объясняется тем, что при сдвиге фаз токов модуляции в обмотках 10 и 12 на четверть периода, фазовый сдвиг между транрформаторными вторыми гармониками и 8 , наводимыми в неподвижной измерительной обмотке 11 потоками рассеяния от OJ6MOTOK 10 и 12 модуляции, равен половине периода. В итоге при симметричности магнитной цепи они полностью компенсируют друг друга. Отсутствие трансформаторной второй гармоники в спектре выходного сигна5, па позволяет повысить стаоильйость нуля преобразователя при изменениях температуры окружаквдей среды в широкдас пределах, так как трансформаторная вторая гармоника изменяется при нагреве токосъемника, создавая ложное изменение нуля выходного сигнала. Предложенный преобразователь , имеет более высокую чувствительность по сравнению с известным. В предложенной конструкции потокосцеп ление неподвижной измерительной обмотки 11 с магнитным потоком Ф изменяется от нуля (при условии 3 насьщения каждой пары полых концентричных цилиндров 6 и 7, 8 и 9) до значения W,, Ф , где х/„ - число витков измерительной обмотки I, В итоге производная изменения потокосцепления по времени, определяющая амплитуду информационного сигнала второй гармоники, в предложенном преобразователе оказывается су щественно больше, что и обеспечивает Прк одинаковых размерах, одинаковом числе витков обмоток и одина ковой глубине насыщения участков матнитопровода с модулируемым сопротивлением более высокую чувствительность. -А

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ -ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ШГНАЛОВ С ВРАЩАЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий магнитрпровод, состояш 1Й из двух неподвижных ферромагнитных оснований, соединённых первым и вторым полыми концентричными цилиндрами различного диаметра, вставку магнитопровода, вращающуюся на валу между неподвижными ферромагнитными основаниями, и расположенную на ней вращающуюся сигнальную обмотку, модуляционную обмотку, расположенную между первым и вторым полыми концентричными цилиндрами, а также неподвижную измерительную обмотку, причем плоскости витков всех обмоток перпендикулярны оси вращения вала, отличающийся тем,, что, с целью повышения чувствительности,в него дополнительно введены соединяющие неподвижные ферромагнитные основания третий и четвертый полые концентричные цилиндры. разного диаметра, каждый из которых меньше, чем диаметр второго полого концентричного цилиндра, и вторая модуляционная обмотка, причем эта обмотка расположена между третьим и четвертым полыми концентричными цилиндрами, а неподвижная измерительная обмотка расположена между вторьм и третьим полыми концентричными цилиндрами. сл « Од СП 00