Датчик магнитного поля Советский патент 1992 года по МПК G01R33/02 G01C17/30 

Фиг. Г

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к компонентным датчикам магнитного поля Земли.Цель изобретения - повышение вибро- прочности и точности датчика магнитного поля.

На фиг. 1 изображен двухкомпонент- ный датчик магнитного поля, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 - вариант крепления гоф- рированных мембран подвеса по наружному буртику, одна из которых изолирована от корпуса.

Датчик содержит корпус 1, в котором установлен двухкомпонентный преобразо- ватель 2 магнитного поля на карданом подвесе 3 с нижней маятниковостью, крышку 4, соединенную с корпусом 1 с образованием герметичной полости, заполненной демпфирующей жидкостью 5. Наружная рам- ка карданного подвеса 3 соединена с корпусом 1 посредством пакета гофрированных мембран 6 малой жесткости с центральным отверстием по внутреннему и наружному буртикам, например сваркой.

Герметичность датчика обеспечивается за счет сжатия резиновой прокладки 7, установленной между корпусом 1 и кольцом 8, соединенным с крышкой 4 сваркой, путем затяжки винтов 9 с гайками. Заполнение датчика жидкостью и азотом производится через ниппели, которые после заполнения обрезаются и запаиваются.

Ограничительные гофрированные мембраны 10 и 11 (фиг. 2) с центральными отвер- стиями установлены в корпусе 1 наружными буртиками с двух сторон от пакета гофрированных мембран 6 малой жесткости, причем профиль их обеспечивает равномерное увеличение зазора между ограничительными мем- бранами и пакетом мембран 6 к центральным отверстиям до величины 0,7-0,8 мм, определяющим диапазон работы упругого подвеса малой жесткости. Гофрирование мембран 6, 10,11 позволяет увеличить линейность харак- теристики мембран при больших прогибах.

На верхнюю ограничительную мембрану 10 нанесен плазменным напылением изолирующий слой диэлектрика-шпинеля толщиной 0,04-0,05 мм, обеспечивающий высокое электрическое сопротивление изоляции в широком интервале температур, а со стороны крышки для экранирования электрического поля на слой диэлектрика нанесен подслой металла (приклеена тонкая гофрированная мембрана), который электрически соединен с крышкой 4, корпусом 1 и через неизолированную мембрану 1.1 с пакетом мембран 6.

Изолированная ограничительная мембрана 10 и пакет мембран 6 электрически

соединены с генератором переменного напряжения (не показан).

При работе датчика измеряемое магнитное поле воздействует на преобразователь магнитного поля и с выходных обмоток сигналы подаются в измерительную схему (не показана).

При действии низкочастотных вибрационных и ударных ускорений большой величины амплитуда смещения карданного подвеса с преобразователем магнитного поля превышает величину зазоров между ограничительными мембранами 10 и 11 и пакетом гофрированных мембран 6, выполняющих роль упругого подвеса малой жесткости, пакет мембран ложится на ограничительные мембраны 10 или 11 и разгружается. При этом жесткость упругого подвеса возрастает в 20-30 раз и амплитуда вынужденных колебаний карданного подвеса по вертикали не превышает 1,5 мм. За счет деформации упругого подвеса время действия импульсных ударных нагрузок на карданный подвес 3 возрастает, а напряжения в подшипниках карданного подвеса уменьшаются, что приводит к увеличению ресурса датчика.

В случае действия на датчик вибрационных ускорений с частотой f 3 fon 55-60 Гц с амплитудой смещения датчика по вертикали менее 0,5 мм в датчике работает упругий подвес из пакета мембран 6, а вибрационные ускорения вынужденных вы- сокочастотных колебаний карданного подвеса 3 с преобразователем 2 магнитного

поля будут уменьшены в п (-г-)2 раз, где f

«on

- частота вынужденных колебаний, во столько же раз уменьшатся и напряжения в подшипниках карданного подвеса, которые наиболее чувствительны к перегрузкам.

Упругий подвес малой жесткости представляет собой низкочастотный фильтр, сглаживающий высокочастотные вибрационные колебания датчика, вибрационные ускорения на которых могут в 30-40 раз превышать вибрационные ускорения на низких частотах. При этом ресурс датчика, определяемый вибропрочностью датчика, в зависимости от спектра вибраций на объекте возрастает в десятки и сотни раз.

Для повышения точности начальную выставку курсовых систем и йнерциальных курсовертикалей по магнитному полю Земли можно производить при отключенных двигателях на объекте. При этом вибрационные ускорения практически отсутствуют, отсутствуют и погрешность датчика, магнитного поля от косых вибраций, которые при работе двигателей могут быть весьма значительны.

Электростатический возбудитель колебаний пакета мембран 6 создает колебания карданного подвеса 3 по оси пакета мембран 6 с малой амплитудой, угол застоя us с карданного подвеса с преобразователем 2 магнитного поля при этом уменьшается в 5-7 раз, угол застоя не превышает 0,3-0,5 угл.мин, а точность начальной выставки увеличивается.

Изобретение не увеличивает габаритов и массы компонентных датчиков магнитного, поля и позволяет резко повысить ресурс датчиков с маятниковой подвеской чувствительных элементов при установке их на объ- ектах с большими вибрационными и ударными ускорениями и повысить точность начальной выставки по магнитному полю Земли навигационных гироскопических систем.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Датчик магнитного поля, содержащий корпус, преобразователь магнитного поля, установленный на карданном маятниковом подвесе,

крышку, соединенную с корпусом с образованием герметичной полости, заполненной жидкостью, генератор переменного напряжения, о т л - и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения вибропрочности и точности измерения, в датчик

введены пакет гофрированных мембран малой жесткости с центральными отверстиями и две гофрированные мембраны большой жесткости с центральными отверстиями, установленные с зазорами, увеличивающимися к центру мембран

по отношению к пакету мембран малой жесткости, гофрированные мембраны по внешнему буртику соединены с корпусом, пакет мембран малой жесткости по внутреннему буртику соединен с наружной рамкой карданного подвеса,

одна из жестких мембран изолирована от корпуса и с пакетом гофрированных мембран малой жесткости соединена с генератором переменного напряжения.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, к компонентным датчикам магнитного поля Земли. Цель изобретения - повышение вибропрочности и точности датчика. Датчик содержит корпус 1. компонентный преобразователь магнитного поля 2 на карданном подвесе 3, крышку 4, соединенную с корпусом 1с образованием герметической полости, запол- ненной демпфирующей жидкостью 5, гофрированные мембраны малой жесткости б, резиновую прокладку 7, кольцо 8, затяжные винты 9, две ограничительные гофрированные мембраны большой жесткости. Одна жесткая мембрана изолирована от корпуса и с пакетом мембран малой жесткости соединена с генератором переменного напряжения. 2 ил.

Y/////////77//7;

L/ lf I Ч. Г I Г I У

f ОС С С С t tf-tfe, Ж X .

Фиг. 2

11