БЕСКОНТАКТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК Советский патент 1972 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть Использовано для измерения относительных перемещений.

Известны бесконтактные дифференциально-трансформаторлые датчики перемещений, содержащие корпус в виде цилиндрического стакана, жестко закрепленный в торцовой плоскости корпуса сердечник с обмотками возбуждения и измерения и расположенный коаксиально обмоткам экран. Однако такие датчики имеют нев-ысокую точность измерения вследствие за висимости сигнала датчика от температуры окружающей среды.

В отличие от известных -в предлагаемом датчике сердечник выполнен составным из последовательно соединенных магнитных и немагнитных элементов с различными коэффициентами линейного расширения.

Это повышает точность измерения за счет исключения влияния температуры окружающей среды «а выходной сигнал датчика.

На чертеже представлен предлагаемый датчик.

Он содержит корпус 1 с закрепленным в его торцовой плоскости сердечником 2, состоящим из 5 и немагнитных 4 элементов, с установленными на нем обмотками 5 возбуждения и измерительными обмотками 6 и 7, коаксиально которым расположен экран 8. Обмотки выполнены из нихрома Х20Н80,

изолированного кремнеземистой нитью КН-11, каждый блок обмотки пропитан кремнийорганическим цементирующим веществом В-58.

Обмотки 5, 6 1 7, экран и сердечник закрыты крышкой Я положение которой зафиксировано гайкой 10. С целью герметизации датчика, к корпусу датчика приварена крышка 11 с предохранительной трубой 12 для вывода проводов 13 датчика, изолированных керамикой из окиси магния.

При измерении перемещений детали, изготовленной из стали 20, магнитные элементы сердечника выполнены из стали ХВП, а немагнитные- из сплава ЭИ-607. При измерении перемещений детали, изготовленной из стали ЭИ-415, магнитные элементы сердечника выполнены из стали ХВП, а немагнитные- из латуни ЛС-59, а при измерении перемещений детали, изготовленной из латуни ЛС-59, магнитные элементы сердечника выполнены из стали Армко, а немагнитные - из стали Х18Н9Т.

Датчик работает следующим образом.

Магнитный поток Фо, создаваемый первичной обмоткой 5, индуцирует во вторичных обмотках 6 и 7 а. д. с. м и %, являющиеся функциями измеряемого зазора б между торцовой плоскостью корпуса / и поверхностью детали, перемещение которой измеряется, а также проницаемости |я металлов сердечника и якоря, т. е. их можно представить в виде „ - i(fi, Р-с. J-a)(1) м - Дчс а(§ Р-с ).(2) Одновременно поток Фо на1водит вихревые токи в металле сердечника и якоря, которые, в свою очередь, возбуждают магнитные потоки, Индуктирующие на вторичных о-Омот-Ю ках датчика э. д. с. в и в, сдвинутые но фазе на 180° относительно э. д. с. м и . Эти э.д. с. являются функциями зазора б и удельного сопротивления р металлов сердечника и якоря. Их можно цредставить в виде: . tb Cbc - f 1 (-, PC. Ря). (j) р Е- 1 С- /г , Сь С.Ъс -г Ья 92 (i PCI Ря)) ( т ,1. la/ Результируюшая э.д. с. на выходе датчика2

AE (E,,-Eb)-(El -ЕЬ).

(5)

С изменением температуры датчика изменяются |.1 и р его материалов. Возрастание с температурой .величины ц ведет к увеличению АЕ. Возрастание с температурой р сердечника способствует увеличению , а возрастание р якоря - снижает величину Д.

В результате изменения перечисленных характеристик металлических деталей датчика результирующий сигнал Aft при высокой температуре всегда больше величины АЕ, полученной при комнатной температуре, т. е. можно записать:

(м1 - ЕЫ} - (Дм - ЕЫ).(6)

Разность выражений (5) и (6) при неизменном зазоре S const характеризовать температурную зависимость сигнала датчика

Aft (,л,, |Ле, Ря, PC). (7)

Изменение |Хс и рс ведет к возрастанию AAft. Влияние Цс исключается применением сердечника составленного из носледовательAA w : (Е ,,1 - tat) - (мя1 - ЕШ ). (9)

Обычно влияние ря преобладает, и в (9) имеет положительный знак. Из этого следует, что

. : - AAZ-ta,(10)

вследствие чего выходной сигнал датчика не зависит от температуры.

Предмет изобретения

1. Бесконтактный дифференциально-трансформаторный датчик перемещений, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, жестко закрепленный в торцовой плоскости корпуса сердечник с обмотками возбуждения и измерения и расположенный коаксиально обмоткам экран, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, сердечник выполнен составным «з последовательно соединенных магнитных и немагнитных элементов с различными коэффициентами линейного расширения. нести ферромагнитных и немагнитных элементов. При этом стабилизируется величина основного магнитного потока. Влияние вихревых токов в сердечнике на велияину сигнала можно выразить как - ЕШ - Ebci.(У) Сердечник зафиксирован в нижней торцовой плоскости катушки. При нагреве он расширяется вверх. Положение его магнитных и немагнитных уча.стков относительно вторичных обмоток W и Wa изменяется с изменением температуры.. Вследствие этого при различных температурах на вторичных обмотках наводятся э.д. с., зависящие от положения сердечника. Соотношение между Esct и вс1 В (8) выбрано таким, что имеет отрицательный знак. TJ Изменение |ая ведет к увеличению, а изменевие ря к уменьшению