Способ настройки дифференциального преобразователя линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений объектов.

Известен способ настройки дифференциального датчик линейных перемещений i подвижным сердечником заключающийся t том что измеряют его характеристику преобразования перемещения в электрический сигнал и ,; ределяют длину нелинейного участка характеристики по краю рабочего диапазона перемещений, соответствующую заданному классу точности, и уменьшают длину подвижного сердечника датчика на величину одного нелинейного участка

Экспериментально установлено, что уменьшение длины нелинейного участка характеристики преобразования датчика происходит при уменьшении длины подвижного сердечника только до опррделенной величины. Дальнейшее уменьшение длины подвижного сердечника приводит к увеличению длины нелинейного участка характеристики преобразования, т к существует определс:и ая длина подвижного сердечника для каждой конкретной конструкции датчика, являющаяся оптимальной При несимметрии индуктивностей измерительных обмоток длины нелинейных участков рабочего диапазона обеих ветвей характеристики преобразования неодинаковы, поэтому настройку преобразователя необходимо вести по ВРТВИ характеристики с наибольшей длиной нелинейного у лсткз Наиболее близким техни юским решением к данному способу явлчгтсч способ настройки дифференциального преебллзо вателя линейных перрмещпч- 1

ЩИЙ ПОДВИЖНЫЙ МЛ i H L , i f r | t. П -1Д /

л

XJ

о

о

размещенными на нем обмоткой возбуждения и парой дифференциально соединенных измерительных обмоток и подвижный ферромагнитный сердечник, заключающийся в том, что измеряют его характеристику преобразования перемещения в электрический сигнал, определяют длину нелинейных участков характеристики по краям рабочего диапазона перемещений, соответствующие заданному классу точности преобразователя, уменьшают длину подвижного сердечника, изменяют профиль воздушного зазора между подвижным сердечником и магнито- проводом.

Однако известный способ имеет следующие недостатки.

Отключением одной из секций измерительной обмотки при настройке получают одинарный преобразователь, у которого выходная характеристика резко нелинейна. Дифференциальное включение двух обмоток с резко нелинейными характеристиками вследствие их взаимной компенсации позволяет получить выходную характеристику с малой нелинейностью. При заданном классе точности у дифференциального преобразователя длина нелинейного участка на краю характеристики преобразования меньше, чем у одинарного преобразователя. Поэтому в известном способе необходимо пересчитывать длину нелинейного участка на краю характеристики преобразования с дифференциального на одинарный преобразователь или определять эту длину приближенно, а настройку второй обмотки производить, сравнивая.ее характеристику с ранее полученной характеристикой первой обмотки.

Кроме того, в миниатюрных датчиках изменение профиля воздушного зазора при помощи конструктивных элементов затруднительно.

Цель изобретения - повышение точности настройки дифференциального преобразователя линейного перемещения в электрический сигнал путем корректировки напряженности магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в способе настройки дифференциального преобразователя линейных перемещений, содержащего неподвижный магнитопровод с размещенными на нем обмоткой возбуждения и парой дифференциально соединенных измерительных обмоток и подвижный ферромагнитный сердечник, заключающийся в том, что измеряют его характеристику преобразования перемещения в электрический сигнал, определяют длину нелинейных участков характеристики по краям рабочего диапазона перемещений, соответствующие

заданному классу точности преобразователя, уменьшают длину подвижного сердечника, изменяют профиль воздушного зазора между подвижным сердечником и магнитопроводом изменение профиля воздушного зазора осуществляют путем нанесения диамагнитного материала на наружную поверхность подвижного сердечника, причем толщину наносимого диамагнитного мате0 риала увеличивают с той стороны подвижного сердечника, которая соответствует большей величине нелинейного участка характеристики преобразования, а изменение толщины наносимого материала осуществ5 ляют по величине минимального выходного напряжения преобразователя в области нуля его характеристики преобразования.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение

0 преобразователя.

Дифференциальный преобразователь линейных перемещений содержит ферромагнитный подвижный сердечник 1, неподвижный магнитопровод 2, на котором

5 размещены обмотка возбуждения 3 и пара дифференциально соединенных измерительных обмоток 4 и 5, диамагнитный материал б нанесен на наружную поверхность подвижного сердечника 1.

0К выходу измерительных обмоток 4 и 5

подключается измерительный прибор, а к обмотке 3 возбуждения - источник питания переменного тока (не показаны).

Способ настройки линейности выход5 ной характеристики дифференциального преобразователя линейных перемещений осуществляется следующим образом.

Перемещают подвижный ферромагнитный сердечник 1 вдоль продольной оси пре0 образователя и измеряют выходную характеристику преобразования в электрический сигнал, Магнитное поле, создаваемое возбуждающей обмоткой 3 и пронизывающее измерительные обмотки 4

5 и 5, имеет большую неоднородность структуры в пространстве между краями магнито- провода 2 и подвижного ферромагнитного сердечника.

0 При изменении положения ферромагнитного подвижного сердечника большая неоднородность магнитного поля является причиной неодинаковых изменений наводимых в измерительных обмотках ЭДС, что

5 приводит к нелинейности характеристики преобразования на краях измерительного диапазона. С учетом заданного класса точности определяют длину нелинейных участков на краях характеристики преобразования.

Для любой конструкции дифференциального преобразователя при уменьшении длины ферромагнитного подвижного сердечника (от максимальной, равной, например, суммарной длине возбуждающей и измерительных обмоток до минимальной, в частности, стремящейся к нулю) существует такая структура магнитного поля, при которой ее неоднородность минимальна. Последовательно изменяя длину подвижного сердечника и контролируя длину нелинейных участков добиваются наименьшей их величины.

При неодинаковых величинах реактивного и активного сопротивлений измерительных обмоток (магнитная асимметрия) вследствие технологического разброса длины нелинейных участков оказываются неодинаковыми, при этом в области нуля появляется выходное напряжение даже при симметричном положении подвижного ферромагнитного сердечника относительно из- мерительных обмоток. Причем это напряжение тем больше, чем больше магнитная асимметрия преобразователя.

Изменением профиля воздушного зазора между магнитопроводом и ферромагнит- ным подвижным сердечником можно изменять структуру магнитного поля обмотки возбуждения. Изменение профиля воздушного зазора осуществляется путем нанесения диамагнитного материала 6 на наружную поверхность подвижного сердечника. Магнитная проницаемость диамагнитного материала меньше единицы (т.е. это свойство диамагнетика противоположно аналогичному свойству ферромагнетика), поэтому диамагнетик ослабляет магнитное поле преобразователя тем больше, чем больше толщина диамагнитного материала.

Так как магнитная проницаемость диамагнетика ненамного меньше единицы, а проницаемость ферромагнетика намного больше (в сотни, тысячи раз), то ослабление магнитного поля возбуждающей обмотки незначительно (до 1 %).

Это позволяет очень точно осуществлять симметрирование токов измерительных обмоток благодаря созданию необходимой напряженности магнитного поля обмотки возбуждения. Причем толщина наносимого диамагнитного материала может быть плавно увеличена на той части подвижного сердечника, которая соответствует характеристике преобразования с большей длиной нелинейного участка.

При этом перераспределяется плотность силовых линий магнитного поля обмотки возбуждения в области расположения измерительных обмоток и симметрируются реактивные составляющие тока в измерительных обмотках, что приводит к

5 уменьшению выходного напряжения преобразователя в области нуля при симметричном положении подвижного сердечника относительно измерительных обмоток и равенству нелинейных участков характеристи10 ки преобразования на , краях измерительного диапазона. Таким образом, по величине выходного напряжения преобразователя в области нуля можно судить о симметрии измерительных обмоток, необ15 ходимом изменении длины подвижного ферромагнитного сердечника и обеспечить соответствующее уменьшение длины нелинейных участков выходной характеристики преобразователя,

0

Формула изобретения 1. Способ настройки дифференциального преобразователя линейных перемещений, содержащего неподвижный

5 магнитопровод с размещенными на нем обмоткой возбуждения и парой дифференциально соединенных измерительных обмоток и подвижный ферромагнитный сердечник, заключающийся в том, что измеряют его ха0 рактеристику преобразования перемещения в электрический сигнал, определяют длины нелинейных участков характеристик по краям рабочего диапазона перемещений, соответствующие заданному классу 5 точности преобразователя, и соответственно уменьшают длину подвижного сердечника или изменяют профиль воздушного зазора между подвижным сердечником и магнитопроводом. отличающийся тем, 0 что, с целью повышения точности настройки линейности характеристики преобразования путем корректировки напряженности магнитного поля, изменение профиля воздушного зазора осуществляют путем нане- 5 сения диамагнитного материала на наружную поверхность подвижного сердечника.

2.Способ поп. 1,отличающийся тем, что толщину наносимого диамагнитно0 го материала увеличивают с той стороны подвижного сердечника, которая соответствует большей величине нелинейного участка характеристики преобразования.

3.Способ по п. 1,отличающийся 5 тем, что изменение толщины наносимого

материала осуществляют по величине минимального выходного напряжения преобразователя в области нуля его характеристики преобразования.

3

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений объектов, Цель изобретения - повышение точности настройки дифференциального трансформаторного преобразователя линейного перемещения в электри .еский сигнал. содержащего неподвижный магнитопровод с размещенными на нем обмотками и подвижный ферромагнитный сердечник путем создания оптимальной структуры магнитного поля его возбуждающей обмот ки Способ заключается в том. что измеряют характеристику преобразования перемещения в электрический сигнал, определяют длину нелинейных участков характеристики по краям рабг го диапазона перемещений, уменьшают длину подвижного элемента, и и изменяют профиль между ПОДВИАНЫМ цементом и магнитопроводом Новым яаляется применение покрытия подвижного элемента диамагнитным материалом и изменение его толщины в зависимости от величины минимального выходного напряжения преобразооателя в области нуля его характеристики преобразования 2 з.п. ф-лы. 1 ил (Л