ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК МАЛЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G01B7/14 H03M1/60 

1

Изобретение относится к области телемеханики и может быть использовано в системах телемеханики для нефтегазопромыслов и нефтегазопроводов, а так же в других устройствах, где требуется преобразование контролируемых параметров (предварительно преобразованных с помощью соответствующих первнчных чувствительных элементов в механическое перемещение) в частоту.

Известны частотные датчнки малых линейных перемещений, содержащие два автогенератора, катущки индуктивности колебательных контуров которых размещены на разных половинах броневого оксиферового сердечника (применяются и другие сердечники, например, Ш-образной формы), задающий элемеит - якорь, выполненный из того же материала, что и сердечпик, смеситель, фильтр и выходной усилительный каскад. Выходной частотой датчика является .разность частот автогенераторов. Меняя начальный зазор в магнитопроводе датчика, можно установить значения чувствительности в пределах от 0,5 до 6 гц/мкм, которой соответствует нелинейная характеристика датчика порядка 10% в диапазоне измерения О-2 мм.

Известен также датчик давления, где для компенсации температурной погрещности и погрешности от изменения напряжения питания использована схема сравнения частот

2

двух идентич1 ых автогенераторов на биениях. Один нз автогенераторов является измерительным, а второй - компенсационным. Нелинейность выходной характеристики этого датчика также велика, нревыщает 1,5%.

Кроме высокой нелинейности выходной характеристики, известные датчики имеют значительную температурную ногрещиость, больщой вес задающего элемента - якоря н больщое усилие, действующее на этот якорь, возникающее от воздействия электромагннтных полей катущек, что в свою очередь приводит к донолннтельно погрешности измерения. Предлагаемы датчик малых линейных перемещенин отличается от известных тем, что в нем задающий элемент выполнен из неферромагннтного материала с высоко электро роводпостью, апример 3 меди.

Это позволяет 3 ачитель О улучшить липей ость выход оГ характерист 1ки датчика, уме ьщить температур у о погрешпость и меха ическое воздейств е задающего элемента на нодв1 Ж у О систему нервич 0го чувствительного элеме та, возиикающее от взаимодействия катущек 1П дуктив1 ости с задающим элементом. Последнее обстоятельство существенно при сочленении датчика с первичными измерителям, малый выходной

момент.

На чертеже показана схема предлагаемого датчика.

Ои содержит индуктивные катушки / и 2, размещенные на Ш-образном фер ритовом сердечнике, транзисторные автогенераторы 3 и 4, катушками индуктивности колебательных контуров которых являются катушки 1 и 2, задающий элемент-медную пластину 5, перемещающуюся между торцами сердечников катушек, смеситель 6, фильтр 7 и усилитель 8.

Принцин действия датчика заключается в том, что с изменением расстояния между торцами катушек У и 2 и поверхностью пластины 5 меняются вносимые в катушки сопротивления. При этом воздействия медной пластины на катушки индуктивности происходит за счет вихревых токов, наводимых в пластине энергией переменного электромагнитного поля катушек, возбуждающих в свою очередь в катушках э. д. с. такого направления, что оно воспринимается как увеличение активного и уменьшение реактивного сопротивлений этих катушек. Для увеличения реактивной составляющей вносимых в катушки сопротивлений толщина пластины выбирается значительно больше глубины проникновения электромагнитного поля катушек при самой низкой частоте.

При изменении индуктивности катушек меняется частота генерации автогенераторов 3 и 4. Разность их частот, полученная в результате сложения И детектироваиия, выделяется низкочастотным полосовым фильтром и после предварительного усиления подается в Канал связи.

Нелинейность выходной характеристики отдельных автогенераторов в широком диапазоне изменения зазора между торцами катушек и поверхностью медной пластины получается в этом случае значительно меньше, чем нелинейность при использовании задающего элемента из ферромагнитных материалов. При дифференциальном включении автогенераторов выходная характеристика датчика линеаризуется в еще большей степени. Кроме того, с применением медной пластины параметры магнитных цепей катушек индуктивности мало зависят от величины ззора между их торцами и поверхностью пластины. Температурная погрешность, вызванная нестабильностью параметров магнитных цепей катушек, полностью компенсируется, а усилие электромагнитного притяжения, действующее на пластину, практически отсутствует. Выбором начальных частот автогенераторов

без существенных изменений линейности выходной характеристики можно изменять чувствительность датчика в пределах от 0,2 до 50 гц/мкм. Как показали проведенные испытания, нелинейность датчика составляет в диапазоне измерения от О до 5 мм - не более 1%, от О до 0,5 мм - не более 0,3%.

Предмет изобретения

Частотный датчик малых линейных перемещений, содержащий две катушки индуктивности с ферритовыми сердечниками, например, Ш-образной формы, задающий элемент, расположенный между торцами сердечников катушек индуктивности, включенных в колебательные контуры двух автогенераторов, выходы которых подключены к входам смесителя, соединенного через низкочастотный полосовой фильтр с усилителем, отличающийся тем, что,

с целью уменьшения нелинейности выходной характеристики устройства в широком диапазоне линейных перемещений, уменьшения температурной погрешности, задающий элемент изготовлен из неферромагнитного материала с

высокой электропроводностью, например из красной меди.