Преобразователь линейных ускорений Советский патент 1992 года по МПК G01P15/11 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, а более конкретно - к средствам индикации и контроля изменений второй производной скорости летательных объектов по времени.

Известен преобразователь линейных ускорений (1), содержащий полый магни- топровод с прямоугольным внутренним полюсом, две обмотки у основания магнито- провода, соединенные внутренней ферромагнитной осью, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из ради- ально намагниченного магнита, высота которого равна высоте внутреннего кругового полюса и который свободно охватывает ферромагнитную ось магнитопровода, при этом магнитопровод выполнен составным, содержащим две симметричные магнито- мягкие цилиндрические части, состыкован- ные друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку, а весь магнитопровод преобразователя заключен в диамагнитный корпус-экран, при этом внутренняя ось магнитопровода выполнена

составной, содержащей два идентичных цилиндрических стержня из магнитомягкого материала, жестко связанных друг с другом соединительной диамагнитной вставкой с диаметром, равным диаметру стержней, причем внутренняя поверхность отверстия подвижного элемента снабжена запрессованной в нее фторопластовой втулкой, свободно охватывающей внутреннюю ось магнитопровода.

Недостатком известного преобразователя линейных ускорений является низкий уровень выходного информационного сигнала, ввиду отсутствия элементов преобразования потоков рассеивания в полезный информационный сигнал.

Наиболее близким по технической сущности является выбранный за прототип преобразователь линейных ускорения (И), содержащий цилиндрический полый магнитопровод с прямоугольным внутренним полюсом, две обмотки у основания магнитопровода, соединенные внутренней ферромагнитной осью, и подвижный элемент,

Ч|

О

b

выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита, высота которого равна высоте внутреннего кругового полюса и который свободно охватывает ферромагнитную ось магнитопровода, при этом магнитопровода выполнен составным, содержащим две симметричные магнитомяг- кие цилиндрические части, состыкованные друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку, а весь магнитопровод преобразователя заключен в диамагнитный корпус-экран, при этом внутренняя ось магнитопровода выполнена составной, содержащей два идентичных цилиндрических стержня из магнитомягкого материала, жестко связанных друг с другом соединительной диамагнитной вставкой с диаметром, равным диаметру стержней, причем внутренняя поверхность отверстия подвижного магнита снабжена запрессованной в нее фторопластовой втулкой, свободно охватывающей внутреннюю ось магнитопровода, а также дополнительно введено кольцо, выполненное из диамагнитного материала, расположенное на прямоугольном внутреннем полюсе магнитопровода.

Недостатком данного технического решения является низкий уровень выходного информационного сигнала, что обусловлено отсутствием элементов преобразования потоков рассеивания (полей рассеивания в свободных окнах магнитопровода, в околополюсном пространстве, поля выпучивания полюса) в полезный информационный сигнал.

Цель изобретения - повышение уровня выходного информационного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе линейных ускорений, содержащем составной цилиндрический полый магнитопровод из симметричных частей, состыкованных друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку; две измерительные обмотки у основания магнитопровода, соединенные внутренней составной ферромагнитной осью, жестко связанные друг с другом соединительной диамагнитной вставкой с диаметром, равным диаметру оси, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита и свободно охватывающего ферромагнитную ось через запрессованную в него фторопластовую втулку, в отличие от прототипа, измерительные обмотки выполнены в виде пружины, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси, и закрепленной жестко у основания магнитопровода одним концом, а другим концом связанной с подвижными элементом, причем последний расположен симметрично относительно состыкованных частей магнитопровода.

В науке и технике широко известно применение вышеперечисленных элементов (пружин в устройствах автоматики). Однако именно такое соединение элементов конструкции, т,е, выполнение измерительной обмотки в виде пружины, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси, закрепленной жестко у основания магнитопровода, одним концом, а другим концом связанной с подвижным элементом, причем последний расположен сиМметрично относительно состыкованных частей магнитопровода, позволяет получить новый эффект, а именно - повышение уровня выходного информационного сигнала за счет преобразования потоков рассеивания преобразователя в полезный сигнал, т.е. поля рассеивания непосредственно замыкаются через измерительную обмотку и наводят дополнительное к основной ЭДС в процессе работы:

аФ0 ЈФЈ

dt dt

где Ф0 - основной поток; Ф§- потоки рассеивания;

Это соответствует критерию Существенные отличия.

На фиг. 1 представлен преобразователь линейных ускорений.

Преобразователь линейных ускорений

содержит составной цилиндрический полый магнитопровод из симметричных частей 1, 2, состыкованных друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку 3, две измерительные обмотки 4, 5 у основания 6, 7

магнитопровода, соединенные внутренней составной ферромагнитной осью 8, 9, жестко связанные друг с другом соединительной диамагнитной вставкой 10 с диаметром, равным диаметру осей 8, 9, и

подвижный элемент 11, выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита и свободно охватывающего ферромагнитную ось 8, 9 через запрессованную в него фторопластовую втулку 12. Измерительные обмотки 4. 5 (соединенные согласно-последовательно) выполнены в виде пружины 13, 14, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси 8, 9 и закрепленной жестко у основания 6, 7

магнитопровода одним концом, а Другим концом связанной с подвижным элементом 11, причем последний расположен симметрично относительно состыкованных частей 1.2 магнитопровода. Магнитопровод преобразователя снабжен внешним диамагнитным корпусом (на фиг. 1 не показан), выполняющим функции электростатического экрана.

Заявляемый преобразователь работает следующим образом:

При перемещении контролируемого объекта с неизменной скоростью, подвижный элемент 11 находится в нейтральном состоянии относительно симметричных час- тей 1, 2 магнитопровода и в обмотках 4, 5 ЭДС наводиться нб будет.

Если контролируемый обьект перемещается с постоянным временным градиентом скорости (ускорения), то имеет место фиксированное смещение подвижного элемента 11 вдоль ферромагнитной оси 8, 9 благодаря пружинами 13, 14, переменная составляющая магнитного потока отсутствует, и ЭДС в измерительных обмотках 4, 5 наводиться не будет.

В случаях, когда перемещение исследуемого объекта сопровождается вибрациями ускорения, на подвижный инерционный элемент 11 воздействует переменное по ве- личине и знаку усилие; вызывающее непрерывное смещение магнитного кольца 11 вдоль ферромагнитной оси 8, 9. Происходящее при этом перераспределение излучаемого подвижным элементом 11 магнитного потока между двумя расчлененными диамагнитной прокладкой 3 ветвями магнитопровода приводит к появлению на выходе согласно-последовательных включенных измерительных обмоток-пружин 13, 14 ЭДС, величина которой является в каждый момент времени пропорциональной временному градиенту ускорения контролируемого объекта. При этом особенностью функционирования данного преобразова- теля является то, что кроме основного потока, замыкающего через магнитопровод и

ось преобразователя, в наведении ЭДС на выходе сигнальных обмоток 4, 5 участвуют также магнитные потоки рассеивания: благодаря замыканию их через измерительные обмотки-пружины 13, 14, что создает дополнительное значение ЭДС. В итоге, результирующее значение выходного информационного сигнала повышается.

Таким образом, предложенная конструкция, по сравнению с прототипом, позво- ляет повысить уровень выходного информационного сигнала. Одновременно существенно повысится чувствительность и крутизна преобразовательной характеристики преобразователя.

Формула изобретения Преобразователь линейных ускорений, содержащий составной цилиндрический полый магнитопровод из симметричных частей, состыкованных одна с другой через кольцевую диамагнитную прокладку, две измерительные обмотки, соединенные внутренней составной ферромагнитной осью, жестко связанные одно с другой соединительной диамагнитной вставкой с диаметром, равным диаметру оси, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из радиального намагниченного магнита и свободно охватывающего ферромагнитную ось через запрессованную в него фторопластовую втулку, отличающийся тем, что, с целью повышения уровня выходного информационного сигнала, измерительные обмотки выполнены в виде пружины, свободно охватывающей, распределенной по ферромагнитной оси и закрепленной жестко у основания магнитопровода одним концом, а другим концом связанной с подвижным элементом, причем последний расположен симметрично относительно состыкованных частей магнитопровода.

Использование: относится к информационно-измерительной технике, а более конкретно к средствам индикации и контроля изменений второй производной скорости летательных объектов по времени, Сущность изобретения измерительные обмотки выполнены в виде пружины, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси, закрепленной жестко у основания магнитопровода одним концом, а другим концом связанной с подвижным элементом, причем последний расположен симметрично относительно состыкованных частей магнитопровода. 1 ил.