Магнитоуправляемый датчик линейных перемещений и нагрузок Советский патент 1976 года по МПК G01B7/04 

1

Изобретение относится к магнитоуправляемьш датчикам линейных перемещений, применяемых в автоматике и может -быть использовано в качестве первичного преобразователя динамических и статических нагрузок в цифровые значения.

Известны газоразрядные датчики для измерения линейных величин, в которых в цепи коронного разряда имеется ряд электродов и индикатор разрядного тока 1.

Однако точность измерения линейных величин и надежность таких датчик01В зависят от изменения условий окружающей среды и ее состава. Эта зависимость и сложность конструкции ОГраничивают применение этих датчиков в водной среде и высоких слоях атмосферы.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является магнитоуправляемый датчик линейных и угловых перемещений и нагрузок, содержащий герметичный корпус с установленными внутри него электродами и постоянный 1магнит. Этот датчик выполнен в виде двойного лучевого триода и имеет весьма .малый диапазон измеряемых перемещений (порядка 1 мм) и нелинейную характеристику 2.

Цель изобретения - увеличение диапазона воспринимаемых датчиком перемещений -при

одновременном увеличении линейности характеристики.

Достигается это тем, что датчик содержит две газоразрядные трубки, выполненные, например, в форме незамкнутых торов, при это;М оси трубок расположены в двух параллельных плоскостях, а в пространстве между газоразрядными трубками установлен постоянный магнит, имеющий, например, форму тора и выполненный с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной упомянутым плоскостям.

Газоразрядные трубки выполнены из прочного диэлектрика, имеют катод и анод и заполняются инертным газом до давления, обеспечивающего существование низкотемпературной плазмы отрицательного свечения тлеющего разряда при напряжении горения 160- 180 в. Производимое перемещение магнита относительно разрядных трубок (от одной удаляется, к другой приближается) существенно меняет проводящие свойства плазмы отрицательного свечения. Токовый прибор, включенный в дифференциальную схему разрядных трубоК, дает четкое показание разности разрядных токов А1, которая линейно зависит от перемещения магнита.

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют работу предлагаемого магнитоуправляемого датчика.

Основными элементами датчика являются газоразрядные трубки 1, 2 одинаковой геометрии (см. фиг. 1), выполненные из вакуумно плотного прочного диэлектрика и магнита 3 с большой остаточной намагничевностью. Вмонтированные в разрядные трубки электроды (анод и катод) имеют .выводы к токовому прибору 4 и источнику напряжения 5, которые могут находиться на любом расстоянии от датчика. Магнит 3 имеет форму тороида прямоугольного сечеНИя и своей внутренней частью крепится на держателе 6 (см. фиг. 2), который закреплен на цилиндрическом стакане упругого элемента 7.

Процесс измерения линейных перемещений, возникающих за счет деформации упругого элемента под влиянием нагрузок, происходит следующим образом. При включении постоянного напряжения (160-180В) на электроды газоразрядных трубок 1, 2 в них устанавливается стадионарный тлеющий разряд (см. фиг. 2). Геометрия газоразрядных трубок и давление заполняемого газа подобраны таким образом, чтобы большую часть разрядного промежутка занимала зона отрицательного свечения. При этих условиях разряд потребляет минимум энергии. При нейтральном (среднем) положении магнита разрядные токи в трубках 1 и 2 будут одинаковьими и токовый прибор 4, включенный по дифференциальной схеме (см. фиг. 1) не будет отмечать между ними разность (Д1 0). Хорошо известно, что под де11ствием магнитного поля электроны и ионы резко меняют траекторию своего . Отрицательное свечение очень чувствительно к изменению своих формы и размеров, вследствие чего сильно меняется проводимость разрядного промежутка и величина разрядного тока.

Положительные ионы и электроны отрицательного свечения, попадая под действием силы Лоренца на стенки разрядной трубки, рекомбинируют, не участвуя в переносе электрического тока. В результате этого ток разряда будет уменьшаться. Это свойство используется в контролирующем устройстве предлагаемого датчика. Приближение магнита 3 под действием упругого элемента к разрядной трубке 1 вызовет в ее объеме увеличение магнитного потока, вследствие чего разрядный ток /i уменьшается. Удаление магнита 3 от разрядной трубки 2 создает увеличение разрядного тока Jz. Тогда токовый прибор 4 измерит разность токов и позволит найти величину перемещения и приложенной нагрузки. Экспериментально установленная зависимость разрядного тока от перемещения магнита показала хорошую линейность, что позволяет легко производить градуировку токового прибора.

Формула изобретения

Магнитоуправляемый датчик линейных перемещений и нагрузок, содержаЩИЙ герметичный корпус с установлевными внутри него электродами и постоянный магнит, отличающийся тем, что, с .целью увеличения диапазона воспринимаемых датчиком перемещений при одновременном увеличении линейности характеристики, он содержит две газоразрядные трубки, выполненные, например, в фор, ме незамкнутых торов, при этом оси трубок расположены в двух параллельных плоскостях, а в пространстве между упомянутыми газоразрядными трубками установлен постоянный магнит, имеющий, например, форму тора и выполненный с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной упомянутым плоскостя.м.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР, № 300748 М. Кл.2 С 01В 7/04 от 30.04. 1969 г.

2.«Заводская лаборатория, 196в г., т. 34, № 5, стр. 613-615 (прототип).

4Фиг. 2