Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 G01H11/02 

К)

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью уменьшение габаритных размеров трансформаторного преобразователя линейных перемещений при измерении размаха механических колебаний за счет формирования его характеристики преобразования с заданной длиной зоны нечувствительности. Преобразователь содержит размещенные в экранирующем корпусе 1 обмотки 4 и 5 возбуждения и измерительные обмотки 6 и 7, во внутренней полости которых установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения электропроводный сердечник 8 с двумя выточками 9 и 10, имеющими одинаковую ширину и удаленными одна от другой на расстояние, превышающее их ширину на величину, соответствующую примерно двойной амплитуде контролируемых механических колебаний, В результате при перемещении сердечника 8 происходит изменение его экранирующего действия на магнитные поля обмоток преобразователя, когда в зонах расположения этих обмоток оказываются его участки меньшего диаметра, образованные выточками 9 и 10. 4 ил. (Л

фие.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматики для контроля и измерения размаха механических колебаний рабочих органов различных объектов.

Цель изобретения - уменьшение габаритных размеров при измерении размаха механических колебаний за счет сосредоточения электромагнитного поля обмоток возбуждения в узкой зоне экранированной полости корпуса преобразователя и формирования выходной характеристики с заданной длиной зоны нечувствительности.

На фиг. 1 изображен преобразователь линейных перемещений, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг на фиг. 3 - блок-схема преобразователя линейных перемещений; на фиг.4- выходная характеристика преобразователя линейных перемещений, представляющая зависимость величины его выходного сигнала от величины смещения сердечника относительно начального положения.

Преобразователь линейных перемещений содержит цилиндрический корпус 1 с кольцевыми выточками 2 и 3. Корпус 1 выполнен из электропроводящего немагнитного материала (например; даоралюминия или латуни). В выточках 2 и 3 корпуса размещены включенные последовательно встречно обмотки 4 и 5 возбуждения и включенные последовательно согласно измерительные обмотки 6 и 7. В осевом отверсти корпуса 1 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения электропроводный неферромагнитный сердечник 8, на цилиндрической поверхности которого выполнены две идентичные по размерам кольцевые выточки 9 и 10, удаленные одна от другой на расстояние, превышающее их ширину. Ширина выточек 9 и 10 равна расстоянию 1 между серединами выточек 2 и 3 корпуса 1, а следовательно, и между серединами обмото к 4 и 5 возбуждения или измерительных обмоток 6 и 7. Расстояние между серединами выточек 9 и сердечника 8 равно сумме контролируемого размаха механических колебаний объекта контроля (не показан) и удвоенной ширине выточки 9 (или to) сердечника 8.

Корпус 1 размещен в электропроводящем неферромагнитном кожухе 11. В

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кольцевых выточках 2 и 3 корпуса имеются сквозные пазы 12 прямоугольной формы. Обмотки 4 и 5 возбуждения подключены к высокочастотному генератору 13. В качестве сердечника 8 может быть использована непосредственно деталь рабочего органа контролируемого объекта (например, шток, изготовленный из нержавеющей стали). Для обеспечения необходимой механической прочности диаметр сердечника 8 в области выточек 9 и 10 не должен быть менее 80-90% от диаметр1а сердечника 8 в его средней части. В том случае, если монтаж преобразователя в корпусе объекта невозможен, то сердечник 8 жестко связывается с подвижным органом объекта. В исходном положении сердечника 8 его кольцевые выточки 9 и 10 располагаются симметрично относительно обмоток 4 и 5 возбуждения за пределами торцов кожуха 11. Электромагнитные поля обмоток 4 и 5, сосредоточенные в области выточек 2 и 3 корпуса 1, проходя к поверхности сердечника 8 через сквозные пазы 12, одинаково экранируются этой поверхностью. Размеры зоны сосредоточения магнитного поля могут быть сделаны достаточно малыми, а потому малыми могут быть и габаритные размеры преобразователя.

На измерительных обмотках 6 и 7, включенных последовательно и согласно наводятся сигналы, сумма которых по величине мало отличается от нуля при симметричном (начальном) положении выточек 9 и 10 сердечника 8 относительно обмоток преобразователя.

Преобразователь линейных перемещений работает следующим образом.

При перемещении сердечника 8 от- носительно начального положения выходное напряжение 11, преобразователя остается равным начальному значению DO до тех пор, пока одна из выточек сердечника, например выточка 9, не войдет в соответствующую кольцевую выточку 2 корпуса. В этом случае степень экранирования поля возбуждения обмотки 4 уменнщится, увеличится ее импеданс, а потому возрастет падение напряжения на этой обмотке и уменьшится падение напряжения на обмотке 5 возбуждения. Выходное напряжение и

Выу

увеличится пропорционально степени перекрытия кольцевых выточек 2 и 9, а следовательно, и величине перемещения рабочего органа объекта контроля. Максимальному перемещению этого органа будет соответствовать наибольшее по амппитуде выходное напряжение преобразователя. При этом выточка 9 электропроводного сердечника 8 не должна выходить за пределы выточки 2 корпуса, т.е. перемещения выточки 9 сердечника должны лежать в пределах зоны только одной обмотки возбуждения - обмотки . При движении сердечника 8 в обратном направлении процессы, рассмотренные выше, повторятся, а фаза высокочастот- него напряжения Uj,, изменится на 180 по отношению к фазе напряжения генератора 13.

На фиг. 4 приведен график выходной характеристики преобразователя перемещений. Для наглядности уровень напряжения Uo показан в увеличенном масштабе. Зона нечувствительности преобразователя расположена симметрично относительно начального положе ния сердечника 8. Размер ее каждой полузоны равен расстоянию b (фиг. 1) между выточкой сердечника и ближайшей к ней выточкой корпуса, а протяженность |- всей зоны равна

).2Ь

и зависит только от конструктивных па .раметров преобразователя вследствие чего она является величиной стабильной, нечувствительной к воздействию 1различных возмущающих факторов. Благодаря наличию зоны нечувствительности в переменное напряжение U цу преобразуется не весь размах механи

В г только его часть

i

что повышает чувствительность преобразователя к механическим колебаниям. Величина лВ определяет х абаритные размеры преобразователя, а также длину линейного участка его характеристики. Длина одной обмотки возбуждения должна быть не менее jB. Поэтому минимальная длина L корпуса преобразователя может быть определена с учетом конструктивного коэффициента ,2-T,6, зависящего от допустимой нелинейности выходной характеристики, как ,B то время как минимальная длина L, известного преобразователя должна быть больше, чем L,7 ,. Таким образом, габаритные размеры предлагаемого преобразователя (по сравне- нию с известньгм) существенно уменьшаются при сохранении той же чувствительности к размаху механических колебаний.

Формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений по авт. св. № 670796, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров при измерении размаха механических колебаний, на его сердечнике выполнена вторая кольцевая выточка, идентичная первой и удаленная от нее на расстояние, превышакнцее ширину выточки.

Составитель А Гуськов

Редактор А. Ревин Техред И.Верес

Заказ 1570/А2 Тираж 680Подписное

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

ивых.

фигЛ

Корректор Н. Король