Индуктивный датчик перемещений Советский патент 1993 года по МПК G01B7/00 

Из.обретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения неэлектрических величин, в частности для измерения линейных перемещений.:

Целью изобретения является уменьшение иелинейностифункции преобразования индуктивного датчика,

На фиг. 1 представлена функциональная схема индуктивного датчика перемещений; на. фиг. 2 - экспериментальные зависимости выходного тока I датчика от перемещения X якоря. :

Индуктивный датчик перемещений содержит первую катушку индуктивности, образованную средним участком П-образного сердечника 1 и размещенной на нем обмоткой 2, пластинчатый якорь 3, установленный у свободных торцов 4 и. 5 боковых участков

сердечника 1 с возможностью перемещения в направлении изменения зазора между якорем 3 и упомянутыми торцами 4 и 5 боковых участков сердечника 1, вторую катушку индуктивности, образованную соответствующей обмоткой 6, намотанной на диэлектрический каркас 7, расположенный между боковыми участками сердечника 1 у их свободных концов так, что оси обмоток 2 и 6 обеих катушек параллельны, источник 8 синусоидального напряжения, измеритель 9 тока, усилитель 10 и трансформатор 11. Обмотки 2 и 6 обеих катушек индуктивности включены согласно, причем начало обмотки 6 подключено к инвертирующему входу 12 усилителя 10, а конец этой обмотки 6-кего неинвертирующему входу 13. Выход 14 усилителя 10 подключен к началу первичной обмотки 15 трансформатора

00

ю

-N

го о

11. Его вторичная обмотка 16 включена в цепь источника 8 напряжения последовательно с обмоткой 2 первой катушки индук- тивности, причем конец обмотки 16 соединен с концом обмотки 2.

Датчик работает следующим образом.

При удалении якоря 3 от торцов А и 5 боковых участков сердечника 1 магнитный поток Ф1 уменьшается, что приводит к уменьшению величины индуктивности первой катушки. Одновременно растет магнитная разность потенциалов между свободными концами боковых участков сердечника 1, что приводит к увеличению магнитного потока Ф2, который наводит ЭДС во второй катушке. Эта ЭДС, преобразованная усилителем 10 и трансформатором 11, компенсирует ЭДС самоиндукции первой катушки, что эквивалентно уменьшению величины индуктивности этой катушки. Уменьшение величины индуктивности первой катушки приводит к увеличению тока I в ее цепи, который регистрируется измерителем 9 тока. Таким образом, показания измерителя 9 тока отображают перемещение X якоря 3.

- Компенсация величины индуктивности первой катушки путем компенсации ЭДС самоиндукции этой катушки позволила более, чем на порядок снизить нелинейность функции преобразования (см. фиг. 2), Кривая I отражает зависимость тока в обмотке 2 первой катушки от перемещения якоря 3 без компенсации, а кривые I, ill и IV - при наличии компенсации. При этом, в зависимости от коэффициента передачи цепи: обмотка1 6 второй катушки - усилитель 10 - трансформатор 11, кривая III отражает недостаточность компенсации, кривая IV - ее избыточность, а кривая II - наилучшее приближение к линейной зависимости. Фо. рмулаизобретени. я

Индуктивный датчик перемещений, содержащий магнитопроводящий П-образный сердечник, размещенный у свободных торцов боковых его участков пластинчатый якорь, установленный с возможностью перемещения в направлении изменения зазора между ним и свободными торцами боковых участков сердечника, намотанную на средний участок сердечника обмотку, образующую с ним первую катушку индуктивности, и подключенные к ней источник

синусоидального напряжения и измеритель

тока, соединенные последовательно, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения

нелинейности функции преобразования

датчика перемещений, он снабжен второй катушкой индуктивности, образованной второй обмоткой, размещенной на диэлектрическом каркасе, расположенном между боковыми участками сердечника у свободных его концов так, что оси обеих катушек параллельны, а также усилителем и трансформатором, обмотки обеих .катушек включены согласно, начало обмотки второй катушки подключено к инвертирующему

ЕЗХОДУ усилителя, а конец - к неинвертирующему, первичная обмотка трансформатора своим началом подсоединена к выходу усилителя и концом заземлена, а вторичная включена в цепь источника синусоидального напряжения последовательно с обмоткой первой катушки индуктивности и своим концом подсоединена к концу обмотки второй катушки индуктивности.

Редактор

Составитель В.Богородский

Техред М.МоргенталКорректор С.Юско