Измерительный вибропреобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01P15/11 

/ 15 П /5

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Вибропреобразователь содержит полый цилиндрический магнитопровод 1 с внутренним полюсом 10, выполненный в виде отдельного кольцевого сердечника, два магнитопроводящих основания 2 и 3, соединенных магнитопроводящей осью 5. На оси 5 установлен дополнительный кольцевой сердечник 13, равный по толщине подвижному кольцевому радиально-намагниченному магниту 16, размещенному внутри полюса и равный ему по толщине. Две основные обмотки 6,7 расположены у основания и включены последовательно согласно. Четыре дополнительные обмотки 8,9,11,12 расположены между кольцевыми сердечниками и основными обмотками, причем дополнительные обмотки соединены с основными последовательно согласно. При действии вибрации магнит 16 вместе со втулками 15 и 17 периодически с частотой вибрации смещается в среднем положении в разные стороны. Это приводит к изменению площади перекрытия воздушных зазоров между кольцевым сердечником 10 и втулкой 17 и кольцевым сердечником 13 и втулкой 15. В результате изменяется магнитное сопротивление по пути потока, создаваемого кольцевым магнитом и сцепляющегося с секциями измерительной обмотки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

(Л

18

ел

00

0д

Фиг.1

3ЬО

ка, два магнитопроводящих основания 2 н 3, соединенных магнитопроводящей осью 5. На оси установлен дополни7 тельный кольцевой сердечник 13, рав- ный по толщине подвижно:iy кольцево- му радиг1льно-намагниче:; ому магниту 6, разм щенному внутри полюса и равному ему по толщине. Две основные обмотки 6 и 7 расположены у основания и включены последовательно-согласно. Четыре дополнительные обмотки 8,9, И и 12 расположены между кольцевыми сердечниками и основными обмотками, причем дополнительные обмотки соеди-

Изобретение относится к информа- ционно-измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика вибрации различных объектов в различных областях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение чув- ствительности.

На фиг.1 представлен вибропреобразователь; на фиг.2 - кольцевой магнит .

Вибропреобразователь со 0 жит И хчый цилинпр -Г 1еский магнит;.провод J с магнт Гопроводя щими основани- 2 и 3, На внутренней позерхно с- ти магннтрпрот ода 1 вдоль одно1 ( нз его образующих изготовлен паз , Or иования 2 и 3 соединены магнито- проводяа |,ей осью 5,

У основа1 ий ось 5 охвачена основными кольцевыми секциями 6 и 7 измерительной обмотки. Вибропреобразо- ватель снабжен четырьмя дополнитель- 1 ольцевыми секциями измеритель- „ной обмотки. При этом на две дополнительные секции 8 и 9 размещены EFbaoTH /io к соответствующим основным сскципу, а ме/вду ними плотно зажат кольцевой магнитопроводяший сердечник 1 О.

Две другие дополнительные секции 11 и 12 насажены на С)Сь 5 и размеще-

НЫ вплотную к соответствующим (JCHCBньЕМ секциям измерительной обмотки. Между секциями 11 и 12 зажат допоп- нительный кольцевой магнитопрпводя- щий сердечник 13, Па секции 11 и 12 и сердечник 13 плотно надета втулка 1А из антифрикционного материала,

На втулку 1Д на скользящей посадк насажена магнитопроводящая втулка 15

нены с основными последовательно-согласно. При действии вибрации магнит 16 вместе с втулками 15 и 17 перио- ди 1ески с частотой вибрации смещается в среднем положении в разные стороны. Это приводит к изменению площади перекр 1тия воздугчных зазоров между кольцевым сердечником 10 и втулкой 17 и кольцевым сердечником 13 и втулкой 15. В результате изменяется магнитное сопротивление по пути потока, создаваемого кольцевым магнн- том и сцепляющегося с секциями измерительной обмотки, 1 з,п.ф-лы, 2 ил.

на последнюю плотно насажен кольцевой с радиальным намагничиванием магнит 16, на который плотно насажена магнитопроводящая втулка 17.

Магнит 16 с втулками 15 и 17 свободно размещен внутри кольцевого сердечника 10. На конце 18 оси 5, пропущенном сквозь основание 3, выполнена резьба, на которую завернута гака 19. Концы секций обмоток вьшеде- ны через паз А и отверстие 20, вы- полнен ое напротив паза 4 в основа-г Hini 2.

С. помощью резьбы, вьтолненной на конце 18, випропреобразователь прикрепляется к контролируемому объекту

ПС) оси воздействия вибрации.

- .

При наличии послед)1ей магнит 16 вместе с втулками 15 и 17 периодически с частотой вибра-ции смещается из среднего положения в разные стороны. Смещение магнита приводит к изменению плор1ади перекрытия воздушных зазоров между кольцевым сердечником 10 и втулкой 17 и кольцевым сердечником 3 и втулкой 15. В свою очередь, изменение площади зазора приводит к изменению магнитного сопротивления на пути потока, сцепленного с секциями измерите.чьной обмотки.

Пренебрегая сопротивлением стали по сравнению с сопротивлением воздушного зазора, получают

Ф

FA,

. И 01

(1)

где Ryjp,, магнитное сопротивление воздушного зазора между сердечником 10 и втулкой 17

1

Vc

(bx)

магнитное сопротивление воздушного зазора между сердечником 13 и втулкой 15

1

иТ

2ffr(E-x)

R - радиус втулки 17; г - радиус втулки 15; X - смещение магнита; сГ - величина зазора. Поставляя (2) и (3) в (1) полуают , а-х) R.r

cf(R+r)

(

(А)

где F - МДС магнита.

Поток (4 1 разделяется пополам и каждая его половина индуктирует в соответствующих обмотках равные ЭДС, Так как обмотки включены последовательно-согласно, то суммарная ЭДС определяется как

Ь lii In

- W -1.

dt

-2(w,.w,.w).E., (3)

в известном устройстве площадь зазора изменяется лишь у внешней части кольцевого магнита, поэтому сопротивления воздушных зазоров определяются как

1

%оГ (LA, 2frR(l-x)

(6)

1

сГ

21Г г г

(7)

Мо1 Мо учетом (1) для известного устройства получают

гF«

Ф

и Р + R

1-х

R ip- r

(8)

а с учетом (4) для устройства

,,, HOI.

1-х

;+r

(9)

1506361

(2)

Производные потоков равны

Ч. - fE( )

-d-r- -j; r--i5-T

dx dt

10

- К

r-bR ip - (1-х)

(r.R i::)

dx dt

(10)

r+R

dx dt

(11)

15

При малых X производная потока в известном устройстве определяется как

dx

dt

- К (r+R)

1 dt

(12)

20

Из сравнения формул (11) и (12) следует, что предлагаемое устройство обладает значительно большей чувствительностью.

При рекомендуемых соотношениях г 21 и R 1,2г для известного преобразователя получают

30

d03 lK 21-t-2 41-l dx .. ------- 17,6 1

dx dt

- К - 1

dx dt

(13)

35

a для предлагаемого

,, i dx dt 272 1

40 n AS dx

dt

dt

к (14)

Таким образом, предлагаемое устройство обладает практически вдвое большей чувствительностью.

Формула изобретения

1, Измерительный вибропреобразова- тель, содержащий цилиндрический полый магнитопровод с внутренним кольцевым полюсом, два магнитопроводящих основания .расположенных с двух сторон мдгнитопровода и соединенных магнитопроводящей осью, кольцевой радиально намагниченный магнит, расположенный внутри полюса и равный ему по толщине, две кольцевые измерительные обмотки, закрепленные у

оснований и включенные последовательно согласно, отличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены дополнительный Кольцевой мягнитопрово- дятий сердечник, закреп;:енный на оси коаксиально кольцевому маг ниту и равный ему по толщине, а также две наружные и две внутренние кольцевые дополнительные измерительные обмотки, разме1ценные попарно-коаксиально по о5е стороны от полюса и дополнительного кольцевого сердечника вплотную к ним и к основным измерительным обмоткам, при этом полюс вы полнен в виде отдельного магнито15063618

проводящего кольца, наружные и внутренние диаметры наружных дополнительных обмоток и кольца полюса, а также внутренних дополнительных обмоток и дополнительного кольцевого сердечника равны меткду собой, причем дополнительные обмотки соединены с основными обмотками последовательно-соглас- .

10

2, Кольцевой вибропреобразователь ПОП.1, отличающийся тем, что, магнит снабжен внутренней и на- 15 ружной магнитопроводящими втулками, вплотную надетыми на него и равными ему по толшине.

Фив.г