Преобразователь линейных ускорений Советский патент 1991 года по МПК G01P15/11 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике,в частности к средствам индикации и контроля изменений второй производной скорости летательных обьектов по времени, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1051436.

Цель изобретения - повышение чувствительности и крутизны преобразовательной характеристики.

Преобразователь линейных ускорений содержит подвижный инерционно-магнитный элемент - радиально намагниченное кольцо 1, которое свободно насажено на ферромагнитную ось 2.

Внутренняя поверхность кольца 1, скользящая по оси 2, снабжена фторопластовой цилиндрической прокладкой 3. Маг- нитопровод преобразователя состоит из двух симметричных цилиндрических частей 4 и 5, образующих у места их сочленения внутренний круговой полюс 6 П-образного профиля, который разделен по своей середине диамагнитным зазором, образуемым кольцевой диамагнитной прокладкой-шайбой 7 и охватываемым диамагнитным корот- козамкнутым кольцом 8.

Внешние основания цилиндрических частей 4 и 5 магнитопровода закрыты маг- нмтомягкими фланцами 9 и 10, которые связаны между собой ферромагнитной осью 2, охваченной у фланцев двумя идентичными катушками 11 и-12 индуктивности, обмотки которых соединены согласно-последовательно.

Магнитопровод преобразователя снабжен внешним диамагнитным корпусом 13, выполняющим одновременно функцию электростатического экрана. Внутренняя ось преобразователя магнитопровода, охватываемая подвижным магнитным элементом 1, составлена из пары идентичных цилиндрических стержней 14 и 15, выполненных из магнитомягкого материала (фиг. 2), а также из соединительной диамагнитной вставки 16, которая жестко и соосно механически связывает между собой магни- томягкие стержни 14 и 15 с помощью симметрично расположенных соединительных элементов 17 и 18. Внешний диаметр диамагнитной вставки 16 равен при этом диа- . метру сочленяемых этой вставкой стержней 14 и 15.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении контролируемого объекта с неизменной скоростью, совпадающей по направлению с осью 2 преобразователя, подвижное магнитное кольцо 1 находится в нейтральном положении (среднем) симметрично относительно обеих расчлененных прокладкой-шайбой 7 частей внутреннего кругового полюса 6 магнитопровода. Магнитный поток, создаваемый

подвижным радиально намагниченным кольцом 1, в таком режиме равномерного перемещения контролируемого обьекта распределяется поровну по двум симметричным ветвям магнитопровода преобразо0 вателя, которые разделены диамагнитной прокладкой-шайбой 7 и охвачены у основания оси 2 соответственно катушками 11 и 12 индуктивности (фиг. 1). В этом случае в катушках 11 и 12 отсутствует наведенная ЭДС

5 и на выходе электрического сигнала нет.

Если контролируемый объект перемещается с постоянным временным градиентом скоростей, то на подвижное магнитное кольцо 1 преобразователя под влиянием си0 лы инерции, противоположной по направле- нию вектору ускорения исследуемого объекта, действует постоянная по величине сила, определяющая смещение магнитного кольца 1 относительно расчлененного диа5 магнитной прокладкой-шайбой 7 внутрен- него кругового полюса 6 магнитопровода, закрытого короткозамкнутым кольцом 8, на фиксированное расстояние вдоль на правляющей внутренней оси 2. При этом

0 магнитный поток, создаваемый магнитным кольцом 1, распределяется неравномерно между верхней и нижней цилиндрическими частями магнитопровода, содержащими соответственно катушку 12 индуктивности и

5 катушку 11 измерительной обмотки преобразователя. Однако вследствие фиксиро- ванно-смещенного положения подвижного магнитного кольца 1 относительно каждой излрасчлененной диамагнитной проклад0 кой-шайбой 7 частей внутреннего полюса 6 магнитопровода преобразователя переменная составляющая в магнитных потоках, охватывающих катушки 11 и 12 индуктивности при постоянном ускорении контролируемо5 го объекта отсутствует.

В случаях, когда при перемещении исследуемого объекта имеют место вариации ускорения, на подвижный инерционный элемент - радиально намагниченное кольцо

0 1, воздействует переменное по величине и знаку усилие, вызывающее непрерывное смещение магнитного кольца 1 вдоль ферромагнитной оси 2. Происходящее при этом перераспределение излучаемого подвиж5 ным инерционным элементом магнитного потока между двумя расчлененными диамагнитной кольцевой прокладкой-шайбой 7 ветвями магнитопровода приводит к появлению на выходах согласно-последовательно включенных катушек 11 и 12 измерительной

обмотки преобразователя ЭДС, величина которой является в каждый момент времени пропорциональной временному градиенту ускорения контролируемого объекта. При этом особенностью функционирования пре- образователя является то, что благодаря наличию короткозамкнутого кольца 8 при движении подвижного магнитного кольца 1 относительно этого кольца в витке наводится ЭДС, пропорциональная скорости изме- нения потока; индуцированная ЭДС вызывает появление тока в короткозамк- нутом витке, магнитное поле которого усиливает изменение магнитного потока, вызванного движением подвижного магни- та, что приводит к увеличению остроты реакции преобразователя на отклонение от нейтрального положения его подвижного элемента и отвечающему этому повышению крутизны преобразовательной характери- стики и чувствительности предлагаемого преобразователя. Возможность реализации и совмещения указанных характеристик с повышенной компактностью преобразователя и снижением его веса позволяет резко расширить функционально-оперативные возможности устройства и область его эффективного практического использования в лабораториях и промышленных устройствах.

При одновременном разделении как внешней цилиндрической части магнито- провода пареобразователя и его кругового внутреннего полюса 6, таку и внутренней ферромагнитной оси 2 магнитопровода диамагнитными зазорами, образуемыми соответственно прокладкой-шайбой 7 и соединительной цилиндрической диамагнитной вставкой 16, и установке кольца 8 из диамагнитного проводящего материала, взаимная дифференциация и степень перераспределения магнитных потоков, разветвляющихся по двумя цилиндрическим ветвям магнитопровода преобразователя, содержащим элементы 4, 11, 10, 15 и 5, 9, 12, 14, выражены более остро, чем у известного индикаторного преобразователя, при равных отклонениях подвижного элемента 1 от своего нейтрального положения.

Формула изобретения

Преобразователь линейных ускорений по авт. св. Мг 1051436, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и крутизны преобразовательной характеристики, в него введено кольцо, выполненное из диамагнитного материала, расположенное на прямоугольном внутреннем полюсе магнитопровода.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к средствам индикации и контроля измерений второй производной скорости летатель- ных объектов во времени, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1051436. Целью изобретения является повышение чувствительности ГО,2 и крутизны преобразовательной характеристики. На прямоугольный внутренний полюс магнитопровода надето кольцо 8, выполненное из диамагнитного электропроводящего материала и образующее короткозамкнутый виток. Благодаря коротко- замкнутому кольцу 8 при движении подвижного магнитного кольца 1 относительно этого кольца в витке наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения потока. Индуцированная ЗДС вызывает появление, тока в короткозамкнутом витке, магнитное поле которого усиливает изменение магнитного потока, вызванного движением подвижного магнита, что приводит к увеличению остроты реакции преобразователя на отклонение от нейтрального положения его подвижного элемента и отвечающему этому повышению крутизны преобразовательной характеристики и чувствительности рассматриваемого устройства. 2 ил. О N3 ё 4 N3 OJS 1

75

16

Редактор А. Огар

Составитель Т.Макарова Техред М.Моргентал

Фиг.2

Корректор М.Максимишинец