Индукционный датчик крена Советский патент 1976 года по МПК G01C9/06 G01C9/12 G01C9/20 

Изобретение относится к техника измерения и контроля углов наклона заданной плоскости к горизонту или к вертикали, точ нее может быть использовано для измерения углов наклона к горизонту, и применено для измерения и контроля крена судов, крена сельскохозяйственных машин при работе на площадках с уклоном, для измерения и контроля углов наклона стй{ок каналов, например, при их планировке. Известен индукционный датчик угла, содержащий ферритовый маятник, две идентич ные измерительные катушки проходного типа и одну возбуждающую катушку проходного типа, обхватывающую обе измерительные катущки. Однако для такого датчика характерен малый диапазон измеряемых углов. . Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых углов в обычном режиме линейной области измерения углов наклона до ± 85-87 и обеспечение возможности измерения углов наклона в диапазоне О + 17О° или О - 170°, по выбору, при измерении односторонних наклонов. Для этого в предложенном датчике применены накладные катущки специальной к(жструкции, имеющие существенно меньщие нелинейные участки и позволяющие маятннку поворачиваться на любые углы. На фиг. 1 и 2 изображен предложенный датчик; на фиг. 3 - схема намотки измерительных катущек датчика. Датчик содержит маятник 1, измерительные катущки 2 и индуктор или возбуждак щие катушки 3. Рабочая поверхность маятника представляет собой полуцилиндр. Маятник изготавливают из хорошо проводящего электрический ток металла или хорошего магнитного материала, например феррита. Толщина стенки маятника должна превышать условную глубхшу проникновения вихревых токов в металл маятника на рабочей частоте. Л аятник устанавливают так, чтобы он мог свободно вращаться относительно оси О-О J например, на кернах. Индуктор состоит Ъз двух од1шаковых плоских катущек 3. Между катушками индуктора размещены две идентичные измерительные катушки 2. Измерительные катушки намотаны на

сердечники, имеющие вид полуколец (см« фиг. З). Все катушки н маятник для умекъ шепия времени успокоения находятся в мас ле или другой жидкости.

Катушки индуктора соединяют последовательно, так, чтобы в| них протекали встречно направленные токи,.и запитывают от генератора переменного тока высокой часTotH. При этом индуктор создает в окружающем пространстве мапштное поле. Благодаря тому, что ток п катушках индуктора течет во встречных направлениях, магнитное поле локализовано в пространстве между катушками индуктора. По мере удаления от катушек индуктора поле быстро, ослабевает.

Под действием переменного магнитного поля индуктора в измерительных катушках наводится э.д.с. той же частоты, которую обычно называют а. п. с. холгх-того хода (& хол). Вследствие идентичности катушек хол, возбуждаемые в обеих катушках, равны. Измерительные катушки включаются встречно, поэтому напряжение на выходе измерительных катушек равно нулю.

Под действием поля индуктора в маятнике создаются вихревые токи, конфигурация которых-имеет вид пет.ль, ориентированных в напр. плении диаметральных сечений маятника. Вихревые точки создают дополнитеное переменное магнитное поле той же частоты, что и попе индуктора. Под действием поля вихревых токов в измерительных катушках создаются дополнительные , так называемые вносимые

Э.Д.С.

Благодаря выбранной конструкции датчика |Ья прямо пропорциональна длине & перекрываюшей измерительную

маятника, катушку:

кФВ,

rfle:R const- одинаково для обеих изме. рительныч катушек;

vf угол, под которым видна j область перекрытия из центра вращения

балансира;

В, - радиус рабочей поверхности балансира.

Если датчик установлен на горизсюталь- ной поверхности, то Ч Р Л - .. Благодаря встречному включ1 1ию измерительных катушек нвпряж(ие на выходе датчиjKa равно нулю, Цели датчик установлен на нakлoннoй плоскости с креном «t, то V р л.

10

Тогда ()К , e«H.,.)R При этом на выходе датчика появляется сигнал - Н J - МКэ А R

Сигнал на выходе датчика прк иопропор-.

16 ционален углу крена контролируемой поверхности. При изменении знака крена модуль выходного сигнала не изменяется, но фаза изменяется на 180 .

96

Таким образом, предложенный датчик , позволяет измерять углы крена от О до 90 с учетом знака крена.

Для того, чтобы обеспечить возможность 2д измерения углов от О до 170 , измерительные катушки датчика необходимо включить

в схему моста переменного тока. В этом случае в нулевом состоянии датчик вриентируется так, чтобы одна измерительная каW тушка была полностью перекрыта маятником, а другая - полностью открыта. .

формула изобретения

Индукционный датчик крена, содержащий индуктор, две измерительные катушки и маятник, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых углов, индуктор выполнен составным в виде двух плоских кольцевых катушек, а измерительные катушки выполнены в виде по

|луколец и помешены между катушками индуктора, при этом оси индуктора и измерительных катушек и ось вращения маятника совпадают.