Электромагнитный датчик перемещения Советский патент 1992 года по МПК G01B7/14 G01B7/00 

113

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения перемещений (зазоров) при одностороннем доступе к объекту контроля в экстремальных условиях, например для определения профиля внутренней поверхности обсадных колонн и иЬс износа в нефтяных и газовых скважинах.

Целью изобретения является повышение чувствительности датчика и уменьшение потерь в его катушке возбуждения путём уменьшения магнитных потоков рассеяния благодаря соответствующему профилированию магнитопро- вода датчика,

На чертеже представлено конструктивное выполнение электромах нитног.о датчика перемещения в разрезе.

Датчик содержит Н-образный магни- топровод 1, на центральной перемычке 2 которого, располагаемой в процессе измерения параллельно объекту 3 контроля, размещена секционированная катушка 4 возбуждения, состоящая, например, из трех секций, соеди- неник последовательно. Две секции

25 9 и 10 до объекта контроля. Благодаря наличию секторных -вырезов 5 на выступах 6 магнитопровода обеспечивается уменьшение потоков рассеяния, замыкающихся между боковыми участкаэтой катушки размеш,ены в области секторных вырезов 5, выполненных на вые-30 магнитопровода I в области его тупах 6 магнитопровода, перпендику- перпендикулярных выступов, вследст- лярных его центральной перемычке 2, вие увеличения магнитного сопротивле- Угол ci раскрытия этих секторных ния воздушных промежутков между ними, резов равен 90°, а их радиус R равен В результате, при той же магнитодви- высоте h перпендикулярных выступов 6 ,с жущей силе каУушки 4 возбуждения

большая часть создаваемого ею магнитного потока пересекает витки измерительных катушек и замыкается через

объект контроляа что повышает чувстН-образного магнитопровода, На этих выступах магнитопровода размещены измерительные катушки 7 - 10, начала которых отмечены точками« Пары измерительных катушек 7 и8 и 9 и 10, раз- 40 вительность датчика. Кроме того, блй- мещенные по разные стороны централь- годаря указанному выполнению секторной перемычки 2, соединены между со- ньгх вырезов 5 увеличивается рабочая бой встречно, а обе катушки в каждой длина центральной перемьгчки 2 магии- паре - согласно последовательно Вы- топровода 1, на которой могут быть

размещены секции катушки 4 возбужце- ния. при тех же габаритных размерах датчика. Это позволяет уменьшить средний радиус намотки витков секций катушки возбуждения при заданном их- 5 числе, вследствие чего уменьшается ее активное сопротивление и мощность потерь от протекающего тока возбуждеводы П и 12 катушки 4 возбуждения подключены к источнику питания переменного тока, а выводы 13 и 14 измерительных катушек - к измерительной схеме (на чертеже не показаны) Симметричная конструкция датчика позволяет приближать к нему ферромагнитный (или металлический) объект- 3

контроля как со стороны пар катушекния. Это обуславливает уменьщЁние

7 и 8, так и со стороны пар катушектемпературы перегрева катушки возбуж- 9 р 10, Отверстия 15 на участках маг- 55 дения датчика относительно темперакитопровода с внешней стороны от еготуры окружающей среды, что особенно

выступов 6, не являющихся рабочи-важно при использовании датчика в

ми, могут быть использованы для креп-средах с высокой тег ературой, т,е,

ления датчика на корпусе, ,в экстремальных условиях эксплуатаЭлектрома1 нитный датчик перемещения работает следующим образом,

При отсутствии объекта 3 контроля магнитный поток, создаваемый сек- циями катушки 4 возбуждения, вследствие полной симметрии магнитопрово- да 1 датчика, делится на две равные части и наводит равные ЭДС в измерительных катугаках 7-10. Благодаря их встречно-согласного соединению результирующая ЭДС на выводах 13 и 14 равна нулю.

При введении в зону контроля, например со стороны измерительных катушек 9 и 10, объекта 3 происходит перераспределение магнитного потока возбуждения между обеими половинами датчикаS симметричными относительно

его продольной оси, совпадающей с центральной перемычкой 2, в результате чего на выводах 13 и 14 измерительных катушек появляется ЭДС, пропорциональная расстоянию катушек

9 и 10 до объекта контроля. Благодаря наличию секторных -вырезов 5 на выступах 6 магнитопровода обеспечивается уменьшение потоков рассеяния, замыкающихся между боковыми участка магнитопровода I в области его перпендикулярных выступов, вследст- вие увеличения магнитного сопротивле- ния воздушных промежутков между ними, В результате, при той же магнитодви- жущей силе каУушки 4 возбуждения

объект контроляа что повышает чувствительность датчика. Кроме того, блй- годаря указанному выполнению секторньгх вырезов 5 увеличивается рабочая длина центральной перемьгчки 2 магии- топровода 1, на которой могут быть

31301086

цин, например в условиях нефтяных и газорых скважин. Секционированное

выполнение катушки возбуждения повышает также технологичность изготовления датчика, так как вначале мо- гут быть намотаны на разъемных каркасах ее секции, сдвигаемые затем в область секторных вырезов, после чего может быть ocymecTBJieHa намотка средней секции. Затем секции обмот- ки возбуждения соединяются посггедо- ватепьно согласно. Посредством стабилизации амплитуды тока возбуждения может быть обеспечено уменьшение вариаций крутизны (чувствительности) характеристики преобразования датчика, вызванных нестабильностью напряжения источника питания и рабочими

процессами, происходящими в нем при приближении объекта контроля.

Формула изобретения Электромагнитный датчик перемещения, содержащий Н-образный магнито- провод, расположенную на его перемьп- ке катушку возбуждения и размещенные на перпендикулярных к ней выступах измерительные катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения потерь в катушке возбуждения, в пер- пендикулярных выступах магнитопрово да вьтолнены секторные вырезы с прямыми углами раскрытия и радиусами, равными высоте зтих выступов, а катушка возбуждения выполнена секционированной.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность электромагнитного датчика перемещения, а также уменьшить потери в его катушке возбуждения путем уменьшения магнитных потоков расселния благодаря соответствую- щему профилированию магнитопровода датчика. Этот датчик содержит Н-образный магнитопровод 1, на центральной перемычке 2 которого размещены секции катушки 4 возбуждения, а на его выступах 6, перпендикулярных этой перемычке, размещены измерительные катушки 7-10. В этих выступах 6 вьшолнены секторные вырезы 5 с прямыми углами раскрытия и радиусами, равными высоте этих выступов. При приближении объекта контроля к датчику, например со стороны измерительных катушек 9 и 10, происходит перераспределение магнитного потока возбуждения между его половинами, симметричными относительно продольной оси, совпадающей с центральной пере- а мьмкой 2 магнитопровода. ,В результате на выходе датчика появляется ЭДС, пропорциональная расстоянию между объектом контроля и датчиком. 1 ил. (Л 00 С35

Составитель С.Скрыпник Редак1«ор Е.Зубиетсва Техред И.Попович Корректор И.Муска

Яаказ 1316 - Тираж 645Подписное

ВНИИШ 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