"Датчик скорости для электродинамических ускорителей типа "рельсотрон" Советский патент 1992 года по МПК G01P15/11 

оеть ние относится к области исследования процессов движения тел и плазменных поршней в электродинамических ускорителях типа рельсотрон.

Целью изобретения является повышение ТОЧНОСТИ

Нз фиг. 1 изображена структурная схема датчика скорости со встречным включением катушек, установленного но ускоряющей системе ЭДУ; на фиг. 2 - график ЭДС, наводимой в одном витке катушки в зависимости от положения тела с протекающим по нему током при постоянной скорости тела; на фиг. 3 - график зависимости ЭДС, наводимой в датчике скорости встречным включением катушек при постоянной скорости тела.

Датчик содержит диэлектрический немагнитный стержень 1 диаметром d. ряд отдельных соленоидов 2, намотанных на нем на одинаковых расстояниях один от другого. ТОКОГФОРОДЫ 3 ускорителя, ускоряемое тело 4 или плазменный поршень и регистрирующее устройство 5. Катушки соленоидов соединены встречно-последовательно (фиг. 1) в единую цепь, имеющую один выход, подключаемый к регистрирующему устройству 5. Генератор импульсного тока подключается к торцам токопроводов ускорителя.

Рабочий ток ускорителя протекает по токопроводам 3 и ускоряемому телу 4 длиной I. в результате чего создается электродинамическая сила, действующая на тело, которая стремится вытолкнуть его в направлении противоположном подключению генератора Таким образом, на расстоянии а от датчика движется участок токопровода, по которому непрерывно протекает рабочий ток усюрителя. Взаимная ориентация токо- гргьодС Б и плоскости витков датчика тако- ь.. Ч-Q магнитный поток, пронизывающий Б11тка катушек. .влен лишь участком А..у цегося тела длиной I Магнитный поток, пронизывающий одиночный контур катушки датчика при а d, определяется выражением

а

Ф А

a2 +(Z0 -Z)

;е

1

и-- абсолютная магнитная проницаемость

1 - рабочий ток. протекающий по пере- . ко;

I - длина токовой перемычки:

S - площадь контура витка;

Z0 - продельная координата рассматриваемого контура;

2 - текущая координата тела, зависящая от времени.

Величина ЭДС, наводимая в одном витке катушки при постоянной величине рабо- чего тока I. равна

3AaV(Z0-Z)

dt la2+( где V - мгновенная скорость перемычки.

На фиг. 2 представлена зависимость I от положения тела при постоянной скорости V. Эта зависимость имеет два экстремума при значении Vt Z0 ± а/2, абсолютная величи

на которых

15

48 А V S5/2 а3

Соединив соседние катушки встречным включением, получают датчик, в котором зависимость наведенной ЭДС приведена на

Фиг. 3. ,

Анализ графиков показывает, что оптимальным с точки зрения максимума наводимой ЭДС расстоянием между катушками датчика при встречном включении является

величина b а. Для встречного включения катушек максимальное значение функции I

Imb .

Измерив временной интервал Дц между соответствующими нулями функции I и.

зная расстояние между катушками Ь, можно определить среднюю скорость на (-м участке датчика по формуле для встречного включения катушек датчика: .. b

На основании полученных формул рассчитаны основные характеристики индуктивного датчика для ускорителя со следующими параметрами: Т 500 кА, I

-0.01 м. d 0,02 м. S 3 м2, а 0,05 м, V 103м/с. b 0,05м.

Максимальное значение ЭДС. наводимое в одном контуре катушки, составляет lm-1.1 В.

Следует отметить, что отдельная катушка датчика может состоять как из одного, так и из нескольких витков. В последнем случае ЭДС на контуре датчика равно I х т, где т - число витков в катушке. Однако для сохранения точности необходимо, чтобы ширина намотки отдельных катушек была бы много меньше расстояния между ними. В рассматриваемой модели b - 0,5 м, следовательно. допустимо m 10, если для намотки использовать провод диаметром не более 0.5 мм. В зтом случае максимальное значение ЭДС составит Imb 17 В. Величина Дм 5-10 с. Такой уровень сигнала надежно регистрируется на фоне возможных помех.

Величина скорости тела в процессе ускорения меняется, следовательно, изменяется как величина амплитуды U. наводимого в датчике сигнала, так и расстояние между нулями Дц регистрируемой функции I.

Фор м у ла изобретения Датчик скорости для электродинамических ускорителей типа рельсотрон, содер- жащий набор соленоидных катушек, расположенных на изолирующем немагнит

ном стержне, токолроводы с ускоряемым телом, передающий кабель и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, соленоидные катушки соединены встречно-последовательно и размещены между собой на одинаковом расстоянии, равном расстоянию от оси стержня до плоскости, проходящей через оси токопроводов, и подключены передающим кабелем к регистрирующему устройству.

Изобретение относится к области исследования процессов движения тел. Целью изогГ -Т-ЭЬИР ,;0гтс- :;срь шен; 2 точности. Рабочий ток ускорителя протекает по токо- проводам 3 и ускоряемому телу 4 длиной I, в результате чего создается электродинамическая сила, действующая на тело, которая стремится вытолкнуть его в направлении, противоположном подключению генератора. На диэлектрический немагнитный стержень 1 намотаны на одинаковом расстоянии один от другого соленоидные катушки, соединенные встречно-последовательно в единую цепь. Ускоряемое тело 4 движется на определенном расстоянии от датчика, и по нему непрерывно протекает рабочий ток ускорителя. Взаимная ориентация токопрово- дов и плоскости витков датчика такова, что магнитный поток, пронизывающий витки катушки, обусловлен лишь участком движущегося тела длиной I. 3 ил. (Л С vj о о о оэ

W/ fya Z0+3a/ffi2a Vt

Фиг. J