Трансформаторный двухкоординатный преобразователь линейных перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B7/00 

зы выходного сигнала преобразователя в функции перемещения его якоря.

Трансформаторный двухкоординатный преобразователь линейных перемещений содержит установленные в параллельных плоскостях с возможностью относительного перемещения два магнито- провода с основаниями в виде дисков: ферромагнитный якорь 1, связываемый |в процессе измерений с объектом конт (роля (не показан), и ферромагнитный статор 2. По окружности статора 2 равномерно распределены в количестве N, кратном четырем, где N 4n, a п 2,4,6..., выступы 3-10, обращенные к якорю 1. При показанном на фиг. 2 числе выступов, равном восьми (п 2, N 4x2 8), на них размещена четырехфазная обмотка возбуждения. азы 11-14 этой обмотки расположены взаимно ортогонально и каждая из них занимает m 2n-1 соседних выступов. При N 8 и п 2, как показано на Аиг. 2, каждая фаза размещена на трех выступах, т.к. m (2x2) . При этом на любом из выступов могут располагаться секции не более, чем двух фаз обмотки возбуждения. Число витков в каждой секции определяется из соотношения

W0sin

JL 2п

где W - число витков в средней для данной фазы катушечной секции, a i - порядковый номер выступа, на котором размещены витки секции фазы обмотки возбуждения.

Благодаря такому распределению числа витков обеспечивается синусо- идальное изменение магнитного поля в зазоре между статором и якорем датчика. В центре якоря 1 выполнен выступ 15, на котором размещена измерительная обмотка 16. Фазы 11-14 обмотки возбуждения подключены к четырехфазному источнику 17 питания. Измерительная обмотка 16 подключена к блоку 18, обеспечивающему измерение аМПЛИТуДЫ И фаЗЫ ВЫХОДНОГО СИГ-

нала (фиг.4) Лиаметр якоря 1 должен превосходить диаметр статора 2 на величину измеряемого диапазона перемещений.

Трансформаторный двухкоординатный преобразователь линейных перемещений работает следующим образом.

Протекающие через секции фаз обмотки возбуждения равные по амплитуд

0

5

0

5

0

5

о 5 Q

5

гармонические квадратурные токи воз- ii

букдения создают в выступах 3-10 статора 2 противофазные магнитные потоки, замыкающие через выступ 15 якоря 1 и наводящие в измерительной обмотке 16 напряжение, амплитуда и фаза которого однозначно связаны с положением объекта контроля (фиг.5)0 При соос- ном расположении якоря 1 и статора 2 магнитные потоки возбуждения в выступе 15 от всех фаз обмотки возбуждения взаимно компенсируются, вследствие чего сигнал на выходе преобразователя равен нулю. При смещении якоря 1 относительно статора 2 в плоскости Х-У магнитные сопротивления статора и якоря на пути прохождения магнитных потоков различных фаз изменяются, вследствие чего сумма этих потоков не равна нулю. Г результате в измерительной обмотке 16 наводят сигнал, амплитуда и фаза которого пропорциональны величине и направлению смещения якоря 1 в координатах Х-У. Например, при перемещении якоря 1 в каком-либо из радиальных направлений амплитуда выходного сигнала изменяется пропорционально, а фаза остается постоянной, как это показывает диаграмма на фиг. 5. При перемещении якоря 1 по окружности постоянного радиуса амплитуда выходного .сигнала преобразователя останется постоянной, а фаза непрерывно изменяется от 0 до 21Г. Выполнение якоря преобразователя превышающим по диаметру его статор исключает влияние краевого эффекта магнитного поля и повышает линейность выходной характеристики. Дополнительное повышение линейности достигается за счет увеличения числа выступов на статоре. Экспериментальные исследования образца с 24-мя выступами на статоре показа- ли, что диапазон его измерений возрастает в 2,5 раза по сравнению со статором, имеющим 4-е выступа, а нелинейность характеристики преобразования при одинаковом диапазоне измере- ний снижается в 7 раз и во всем рабочем диапазоне не превышает 0,8%.

Формула изобретения

Трансформаторный двухкоординатный преобразователь линейных перемещений, содержащий установленные в параллельных плоскостях с возможностью относительного перемещения два магнитопровода, первый из которых имеет выступы, обращенные к поверхности второго магнитопровода, и размеренные на этих выступах обмотки, о т л и ч а ю и и и с я тем, что, с цепью линеаризации характерис- ,тики преобразования и расширения ди- апазона измерения, оба магнитопровода выполнены с основаниями в виде дисков, диаметр первого из которых меньше диаметра второго диска, в

Центре которого выполнен выступ для размещения на нем одной из обмоток, являющейся измерительной обмоткой, выступы на первом магнитопроволе pai номерно распределены по его окружное ти и их количество кратно четырем, а размещенные на этих выступах обмотки образуют четырехфазную обмотку возбуждения, каждая фаза которой состоит из катушечных секций, занимающих п соседних выступов, где m 2п-15 а п 2,А,6... .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения двухкоординатньгх перемещений объектов. Цель изобретения - повышение линейности характеристики преобразования и расширение диапазона измерений трансформаторного двухкоор- динатного преобразования линейных .перемещений, он содержит магнитопро- водящий якорь 1 и статор 2, на выстуИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений каких-либо объектов по двум координатам. Цель изобретения - линеаризация характеристики преобразования и расширение диапазона измерения трансформаторного преобразователя перемещений. Это достигается за счет снижения влияния краевых эффектов и синусоидального распределения чигла витков обмотки возбуждения преоОрачователя, пах которого размещены катушечные секции четырех фаз 11-14 оОмотки возбуждения, подключенной к четырех- фазному источнику питания 17. Возбуждаемые в катушечных секциях этих фаз и выступах, на которых они расположены, магнитные потоки замыкаются через выступ якоря, размещенный в центре якоря 1. При этом в измерительной обмотке 16, охватывающий выступ якоря, генерируется напряжение, амплитуда и фаза которого, измеряемые блоком 18, однозначно определяют величину и направление перемещения объекта контроля, связываемого в процессе измерений с якорем 1. Диаметр якоря 1 превосходит диаметр статора 2 на величину измеряемого диапазона перемещений. За счет увеличения числа выступов на статоре и указанных соотношений размеров якоря и статора значительно возрастает линейность характеристики преобразования и увеличивается диапазон измерений. 5 ил. а следовательно, и магнитного поля в его зазоре. На фиг. 1 представлен трансформаторный двухкоординатный прооПра-шпатель линейных перемещении, нищий вид; на фиг. 2 - статор преобразонагеля, вид сверху; на фиг. 3 - схема распределения витков катушечных секнии обмотки возбуждения на выступах fia- тора; на фиг. 4 - общая электрическая схема преобразователя; на .5 - диаграмма изменении амшпмуды и rhaс SS (Л о ел м со 400

Y//////////////

N2

10

11

14

Щ

8

15

1

(Л

N2

Фие.1

72

7Z

/2

Фие.2

И

ФшЬ

ч-ML

If-SJi/tf