Дифференциально-трансформаторный датчик линейных перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 G01D5/20 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь - аовано, например, для контроля перемещений в листопрокатных станах в условиях повьшенных электромагнитных помех.

Целью изобретения является повышение точности датчика путем улучшения его помехоустойчивости и расширения, зоны линейного преобразования перемещений.

На чертеже показана конструкция дифференциально-трансформаторного датчика линейных перемещений.

Датчик содержит ферромагнитный сердечник 1 с центральным поперечным пазом 2 и двумя краевьми поперечными пазами 3, расположенными симметрично относительно центрального паза 2, В центральном пазу 2 размещена обмотка 4 возбуждения, а в краевых пазах 3 -.секции 5 измерителной обмотки, соединенные между собой последовательно-встречно, Соосно сердечнику 1 установлен с возможностью осевого перемещения цилиндрический охватывающий сердечник 1 якор 6, На внутренних стенках якоря 6 выполнены полюсные выступы 7, обращенные к секциям 5 измерительной обмотк и выполненные в виде расширяющихся к торцам якоря 6 раструбов. Протяженность полюсных выступов 7 приблизительно равна или меньше расстояния между центральными и краевыми пазами, а радиус поверхности изменяется по длине выступов по следующему закону: .

D

(1)

R. гхГ 2

де 8(, - средняя величина воздушного зазора между поверхностью полюсных выступов 7 и поверхностью сердечника 1J внешний диаметр сердечника 1j длина полюсных выступов 7; величина контролируемого перемещения, отсчитываемого от внутреннего края полюсных выступов 7;

конструктивньш коэффициентJ определяемый по формуле

Л

е

X

k (2)

Ш 1сЦ5±М

(,lSg + 8,(l)85

232933

где 6j, - величина воздушного зазора

между поверхностью сердечни 1 и поверхностью якоря 6 в его центральной части между 5 полюсными выступами 7.

Дифференциально-трансформаторный датчик линейных перемещений работае следующим образом.

5

0

5

0

5

0

0

В исходном состоянии при симметричном положении якоря 6 относительно обмотки 4 возбуждения магнитные потоки, пересекающие каждую из секций 5 измерительной обмотки, равны между собой Соответственно равны между собой по величине и противоположны по фазе ЭДС, наводимые в секциях 5, и суммарная ЭДС измерительной обмотки равна нулю. При перемещении якоря 6, например, вправо магнитим поток обмотки 4 возбуждения, проходящий через правый полюсный выступ 7 с внешней стороны правой секции 5 измерительной обмотки, увеличивается, что приводит к увеличению наводимой в ней ЭДС, При этом маг- нитньв поток, проходящий с внешней стороны левой секции 5 измерительной обмотки, уменьшается. Это приводит к уменьшению ЭДС левой, секции измерительной обмотки. По величине суммарной ЭДС измерительной обмотки определяют величину перемещения якоря, а по фазе суммарной ЭДС - направление перемещения якоря 6 относительно исходного положения.

Вследствие влияния краевых эффектов и паразитной магнитной проводимости воздушного зазора между поверкностью сердечника 1 и поверхностью якоря 6 в его центральной части, лежащей между выступами 7,плотность распределения магнитных силовых линий по длине якоря 6 отличается от идеальной ступенчатой формы. Благодаря выполнению полюсных выступов 7 профилированными с законом изменения радиуса поверхности в соответствии с формулой (1), обеспечивается коррекция нелинейности характеристики преобразования датчика, т.е. повышаетс я его линейность.

Поскольку гдалиндрический якорь, охват;ьшаюш,ий сердечник с обмотками, экранирует их от влияния внешних электромагнитнь х полей, достигается Также и повышение помехоустойчивости датчика.

Формула изобретения

Дифференциально-трансформаторньй датчик линейных перемещений, содержащий ферромагнитный-сердечник с поперечными центральным пазом и двумя выполненными симметрично относительно него краевыми поперечными пазами, размещенную в центральном пазу обмотку возбуждения, размещенные в краевых пазах секции измерительной обмотки и установленный с возможностью перемещения вдоль сердечника ферромагнит- ньм якорь с обращенными к секциям

измерительной обмотки полк)сными выступами, приблизительно равными по длине расстоянию между центральным и краевыми пазами сердечника, о т л и чающийся тем, что, с целью повьшения точности, якорь с полюсными выступами выполнен цилидри- ческим, сердечник с обмотками размещен в его полости, а полюсные вы-- ступы выполнены профилированными в виде расширяющихся к торцам якоря раструбов, образованных поверхностью с нелинейно изменяющимся радиусом.

Изобретение относится к измерительной технике, позволяет повысить линейность и помехоустойчивость дифференциального трансформаторного датчика линейных перемещений, содержащего стержневой сердечник с централь- Hbw и двумя краевыми поперечными пазами и охватывающий его цилиндрический ферромагнитный якорь с полюсными выступами в виде расширяющихся к торцам якоря раструбов, образованных поверхностью с нелинейно изменяющимся радиусом. В центральном пазу сердечника размещена обмотка возбуждения, а в краевых пазах - секции измерительной обмотки. Полюсные выступы обращены к секциям измерительной обмотки. Протяженность выступов приблизительно равна расстоянию между центральным и краевыми пазами сердечника. Магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, частично замыкается с внешней стороны секций измерительной обмотки и охватывает их, а частично - с внутренней стороны этих секций. При перемещении якоря изменяется соотношение указанных составляющих магнитного потока, что приводит к изменению величины и фазы Э.Д.С., индуктируемой в измерительной обмотке, в соответствии с величиной и направлением перемещения якоря. Благодаря выполнению полюсных выступов якоря профилированньпчи уменьшается влияние краевых эффектов, а также паразитной магнитной проводимости между поверхностью центральной части якоря и сердечником, что повьшает линейность датчика. Так как измерительная обмотка экранирована охватывающим ее цилиндрическим якорем, датчик, обладает повышенной помехоустойчивост ью. 1 ил. с (Л с САЭ 00

T- 3 7

Редактор Н. Егорова

Составитель И, Кислицин

Техред 0.Сопке Корректор И.Эрдейи

Заказ 2757/40Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4