Измерительный преобразователь перемещения во временной интервал Советский патент 1975 года по МПК G01B7/30 H03M1/24 H03M1/50 

Изобретение относится к области информационной измерительной техники и может быть использовано в цифровых приборах для измерения неэлектрических величин электрическими методами.

Известны измерительные преобразователи перемещения во временной интервал, содержащие цилиндрический магнитопровод из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, измерительную обмотку, расположенную на магнитопроводе, и два постоянных магнита, расположенных внутри магнитопровода, один из которых соединен с перемещающимся объектом.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.

Для этого предлагаемый измерительный преобразователь снабжен двумя концентричными ферромагнитными цилиндрическими экранами, расположенными в зазоре между магнитами и магнитопроводом, один из которых неподвижен и имеет две пары окон, расположенных над полюсами обоих магнитов, а второй кинематически связан с двигателем и имеет две пары окон, повернутых одна относительно другой на 90°.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 - схема его включения; на фиг. 3 - временные диаграммы изменения перемещения X fi(t)

(фиг. 3, а), индукции в магнитопроводе б /2(О (фиг. 3, б), напряжения на выходе вых /з(0 (фиг. 3, 0); на фиг. 4 - график движения рабочей точки по кривой намагничивания материала магнитопровода.

Преобразователь содержит цилиндрический магнитопровод 1 с измерительной обмоткой, подвижный постоянный магнит 2, кинематически связанный с контролируемым объектом,

и неподвижный постоянный магнит 3, расположенные соосно внутри магнитопровода, причем один магнит намагничен в противоположном направлении по отношению к другому. В воздушном зазоре между магнитопроводом и магнитами расположены два концентричных ферромагнитных цилиндрических экрана 4, 5, один из которых 4 неподвижен и имеет две пары окон 6-9 над полюсами обоих магнитов, а другой экран 5, имеющий две

пары окон 10-13, одна из которых (10, 12) повернута относительно другой на 90°, кинематически связан с двигателем 14, который приводит его в движение с постоянной угловой скоростью.

При вращении подвижного экрана 5 на магнитопровод поочередно замыкаются магнитные потоки подвижного и неподвижного магнитов. При совмещении окон 11, 13 подвижного

экрана 5 с соответствующими окнами 7, 9 неподвижного экрана 4 возникают щели, через которые магнитный поток от подвижного магнита 2 замыкается на магнитопровод 1, который перемагничивается из исходного состояния, характеризуемого в момент времени ) остаточной индукцией - Вг (точка О на фиг. 4) по частному циклу кривой намагничивания О-I-2 на величину BI, которая зависит от координаты X положения магнита, являющейся входной величиной. При повороте подвижного экрана с увеличением площади щелей у полюсов магнита 2 от нуля при до максимума в момент времени t ti (при полном совмещении окон 11, 13 и 7, 8) индукция в магнитопроводе изменяется от -БГ до BI-Вг (фиг. 3, б). При дальнейшем движении экрана 5 площади щелей уменьшаются от максимума при t ti до нуля в момент времени (при закрытии щелей) индукция в магнитопроводе остается равной В)-Вг.

С увеличением входной величины X, т. е. с увеличением площади части полюсов магнита, перекрываемой окнами 7, 8, увеличивается скорость нарастания индукции в магнитопроводе (т. е. угол а на фиг. 3, б) в интервале времени при вращении экрана 5 с постоянной угловой скоростью. Очевидно, что угол а (фиг. 3,6) и величина индукции BI при вращающемся экране будет функцией среднего значения X за промежуток времени ti-to. При изменении индукции в интервале времени ток в измерительной обмотке 15, расположенной на магнитопроводе 1, не протекает из-за наличия в схеме диода 16 (фиг. 2).

При дальнейшем движении экрана 5 в момент времени t t3 начинается совмещение окон 10, 12 подвижного экрана с соответствующими окнами 6, 8 неподвижного экрана и через возникщие при этом щели магнитный поток от неподвижного магнита 3 замыкается па магнитопровод и начинает перемагничивать его из состояния, характеризуемого точкой 2 (фиг. 4), по частному циклу кривой намагничивания 2-3-4-О (фиг. 4). С увеличением площади щелей у полюсов неподвижного магнита от нуля при до максимума при полном совмещении окон 10, 12 с 6, 8 индукция в магнитопроводе изменяется от BI-Вг до -Вг при / 4 с постоянной скоростью, характеризуемой величиной угла р (на фиг. 3, б). Время изменения индукции, т. е. момент t определяется величиной Вь т. е. величиной угла а. К моменту времени

щели у полюсов неподвижного магнита закрываются и цикл заканчивается.

При изменении индукции от BI-Вг до -Вг в интервале времени в измерительной обмотке 15 (фиг. 1, 2) наводится импульс

напряжения, длительность которого возрастает с увеличением индукции Вь Очевидно, что длительность выходного импульса т пропорциональна среднему значению входной величины - перемещения X подвижного

постоянного магнита за промежуток времени (фиг. 3, в). При увеличении скорости вращения подвижного экрана возрастает быстродействие прибора.

Предмет изобретения

Измерительный преобразователь перемещения во временной интервал, содержащий цилиндрический магнитоировод из материала с

прямоугольной петлей гистерезиса, измерительную обмотку, расположенную на магнитопроводе, постоянный магнит, кинематически связываемый с контролируемым объектом, и неподвижный постоянный магнит, расположенные соосно внутри магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен двумя концентричными ферромагнитными цилиндрическими экранами, расположенными в зазоре между магнитами и магнитопроводом, один из которых неподвижен и имеет две пары окон, расположенных над полюсами обоих магнитов, а второй кинематически связан с двигателем и имеет две пары окоп, повернутых одна относительно другой на 90°.

Ю

А-А

/

Оиг.1

0

Us,

- о