Датчик линейных перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов по двум координатам относительно натянутых струн, например, секций бетонных плотин относительно струн прямых и обратных отвесов при автоматизации геодезических наблюдений.

На чертеже представлена схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит первичную обмотку, выполненную в виде струны 1, установленной с возможностью перемещения и связываемой в процессе измерений с контролируемым объектом. На корпусе 2 датчика закреплены четыре цилиндрических сердечника 3 из немагнитного материала, на которых размещены профилированные вторичные обмотки 4, которьш могут быть выполнены в виде включенных последовательно-согласно секций, либо в виде единой катушки с плавно увеличивающимся к концам числом витков. Плотность числа витков обмоток 4 на единицу длины возрастает пропорционально расстоянию от середины обмоток (при секционированном выполнении обмоток 4 секции каждой пары выполняются с числом витков, пропорциональным их расстоянию от середины обмоток). Обмотки 4 установлены по сторонам квадрата симметрично относительно геометрического центра 5 датчика (корпуса 2). К парам противоположно расположенных вторичных обмоток 4, включенных между собой последовательно-встречно, присоединен своими входами двухка- нальный измерительный прибор (не показан).

Одна из пар обмоток 4 установлена на корпусе 2 с возможностью регулировки ее углового положения относительно геометрического центра 5 датчика. Регулировочными элементами этой пары являются винты 6. Каждая из обмоток 4 с сердечником 3 установлена также с возможностью регулировки расстояния до геометрического центра 5 с помощью винтов 7. Параллельно расположенные обмотки 4 установлены на расстоянии между собой, превышающем величину, равную трем диаметрам сердечников 3 (внутренние диаметры вторичных обмоток 4). Первичная обмотка (струна 1) подключена к источнику питания переменного тока (не показан) и образует с вторичной обмоткой 4 воздушный трансформатор.

Датчик линейных перемещений работает следующим образом.

Корпус 2 устанавливается на объекте контроля так, что струна 1 расположена в области геометрического центра 5 датчика. Так как положение струны 1 (отвеса) может не совпадать с электромагнитным центром обмоток 4, в исходном положении осуществляется юстировка датчика. С этой це- ью регулируют положение корпуса на объекте контроля, добиваясь совпаде1шя центра электромагнитной симметрии обмоток 4 с

исходным положением струны 1. При их совпадении величина суммарной ЭДС, наводимой магнитным потоком первичной обмотки (струны 1) в каждой паре вторичных

обмоток 4, равна нулю. Соответственно равны нулю и показания двухканального измерительного прибора.

Регулировкой углового положения одной из пар обмоток 4 с помощью винтов 6 добиваются равенства нулю выходного сигнала

датчика во всем диапазоне контролируемых перемещений по оси Л. После этого регулировкой положения другой пары обмоток 4 с помощью винтов 7 добиваются равенства нулю выходного сигнала по второму каналу измерительного прибора во всем диапазоне контролируемых перемещений по оси У. В результате указанной юстировки центр электромагнитной симметрии обмоток 4 устанавливается в положение, совпадающее с исходным положением струны 1, а оси электромагнитной симметрии - в положение, совпадающее с осями А и У контролируемых перемещений.

5

При перемещении контролируемого объекта струна 1 смещается относительно центра электромагнитной симметрии обмоток 4, в результате чего в каждой из пар параллельно расположенных обмоток 4 наводится суммарная ЭДС, пропорциональная по величине контролируемому перемещению по оси X и У,

д а по фазе соответствующая знаку перемещения от исходного положения. ЭДС и фаза каждой пары обмоток контролируются с помощью двухканального измерительного прибора. Так как плотность магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой - струной 1, квадратично уменьшается по мере удаления от нее, соответственно уменьшаются и величины ЭДС, наводимые в витках обмоток 4 по мере увеличения расстояния до струны 1. Однако вследствие того, что количество витков профилированных обмо0 ток 4 в областях, удаленных от электромагнитного центра датчика, увеличено, обеспечивается линеаризация чувствительности датчика. Вследствие краевых эффектов линеаризация обеспечивается лишь при условии,

что обмотки 4 расположены достаточно далеко от области контролируемых перемещений по осям X и У, т.е. на расстоянии между собой, превышающем по крайней мере трехкратную величину внутреннего диаметра обмоток. Благодаря этому, а также

0 вследствие возможности юстировки датчика путем регулировки положения обмоток достигается повышение точности двухкоординат- ных измерений перемещений.

55Формула изобретения

Датчик линейных перемещений, содержащий корпус, установленные на нем симметрично ртносительно геометрического центра датчика две пары включенных последовательно-согласно вторичных обмоток и размещенную с возможностью перемещения первичную обмотку, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности двухкоординатных измерений, вторичные обмотки выполнены цилиндрическими с плотностью числа витков на единицу длины, возрастающей пропорционально расстоянию от их середины, и установлены по сторонам квадрата с возможностью регулировки их положения относительно геометрического центра датчика на расстоянии между собой, превышающем трехкратную величину внутреннего диаметра вторичных обмоток, а первичная обмотка выполнена в виде струны, натянутой вдоль оси датчика.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность двухкоординатного датчика линейных перемещений, содержащего две пары установленных по сторонам квадрата вторичных обмоток и размещенную с возможностью перемещения в области геометрического центра квадрата первичную обмотку. Вторичные обмотки выполнены цилиндрическими с плотностью числа витков, возрастающей пропорционально расстоянию от их середины, и установлены с возможностью регулировки их положения. Первичная обмотка выполнена в виде струны, натянутой вдоль оси датчика. Вторичные обмотки устанавливаются в процессе измерений на объекте контроля. При его перемещении величина ЭДС, наводимая во вторичных обмотках, изменяется пропорционально величине перемещения по каждой из координат в плоскости вторичных обмоток. Благодаря компенсации краевых эффектов за счет неравномерной плотности числа витков вторичных обмоток и вследствие возможности юстировки датчика путем регулировки положения вторичных обмоток достигается повышение точности двух- координатных измерений перемещений. 1 ил. N5 to ОС а ГС ел