Магнитострикционный датчик перемещений Советский патент 1977 года по МПК H04R15/00 

Иаабретеиие относкгся к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля линейных перемещений,

Известны переменные ультразвуковые линии задержки, в которых для передачи упругих колебаний с одного звукопровода на другой используется подвижный контакт ный ролик.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитострик- ционный датчик линейных перемещений, содержащий звуко-провод, передающую и приемную катушки, демпферы..

Подвижная катущка в этом датчике соединяется с электронной схемой при помощи высокочастотного кабеля, длина которого должна быть не меньше верхнего предела измерения перемещений. Наличие соединительного кабеля значительной длины ограничивает верхний диапазон измеряемых перемещений, вносит дополнительную погрешность вследствие запаздывания сигнала в кабеле на надежность датчика отрицательно влияет наличие подвижных

токопроводов. Кроме того, звукопроводы из магннтомягких материалов обладают низкой температурной стабильностью я сильным затуханием, обуславливающим низкие к.п,Д,

и )ицнент передачи.

С це71ью расширения функциональных возможностей в предлагаемом магнитострикционном датчике катушки закреплены на звукопроводе неподвижно, а с объектом,

перемещение которого измеряется, жестко связан подвижный элемент, имеющий поотоямный контакт со звукопр овод ом.

Помимо этого, для увеличения амплиту- ды отраженного сигнала и повышения надежности в условиях вибрации подвижный элемент выполняют в виде сдвоенного ролика с проточкой по форме звукопровода.

Для повышения эффективности передачи и уменьшения температурной погрешности целесообразно звукопровод изготавливать из материала, обладающего низким поглощением упругой волны и высокой температурной стабильностью, а участки звукопровода под катушками покрывать никелем. ila фиг. 1 приведена принципиальная (. -ма гфедлагеемого магнитосгрикционного датчика; на фиг. 2 изображен в двух jQCKUiMX подвижный элемент в виде сдвоенг.эго ролика. На звукопроводе 1, изготоаленном из материала, обладающего магнитострикцион свойствами, усгановлены две неподвижные катушки: передающая 2 и приемна 3. Подвижный элемент датчика в виде сдвоенного ролика 4 (фиг. 2) может пере мешаться вдоль звукопровода, сохраняя с ним постоянный контакт, и жестко связан с объектом, перемещение которого из- М-;ряется. Для поглощения колебаний, отраженных от концов звукопровода, служат демпферы 5. Для повышения эффективности преобразования овукопровод в iecтax уста новки в нем катушек подмагничивается постоянными магнитами 6. Звукоировод может быть также изготовлен из дисперсионно-твердеющих сплавов или других материалов, обладающих низкими магнитострикционными сво 1ствами, но отличающихся малым затуханием и высоко теипоратурной стабильностью. При этом y uicJKH заукопровода пол 1сатушкак и для п )1-,ьш:сиия коэффиииента электромеханичес сьмзи i(OK|jUii-:(ioTcn тонким слоем никеля. /iuioiKo. .jaKpcii/ic-iuio передающей и приек 11)гу i- M-yiiiBj. (.i uoy копр оводе приводит к yiiyjuieHino динамического дипазона изм&peiMfii ц 11О13ыГ|С;пию надежности датчика. Датчик p;j6oi4j:ir следующим образом. Импульс тока, noiuifvaeMuft на передаюШую кагуши у 2, воабуждаот на участке Звукоп ; .-ь иахо.пзиемся под катушкой, упруг:У ьоя«, Kotopiiii распространяется Ч;:-1П.. овул-.с/ирзвод г. л.остигает приемной к-,,у1чки 3 через время f fu де Ир - расстояние между катушками; V - скорость распространения упругой волны. Упругая волна, проходя под приемной катущкой, наводит в ней э. д. с. и, распространяясь далее, доходит до подвижног элемента 4 и отражается от него. Отражемчая волна, проходя под приемной катуц кой, вновь наводит в ней э. д. с. Когда угтругая вопна доходит до концов звукопровода, она поглощается демпферами. Выходной величиной датчика является вректа fc х где X -измеряемое перемещение (раостояние от приемной катушки до ролика). Зависимость выходной величины датчика скорости распространения упругой волны является источником дополнительной погрешности иэ-за влияния различных дестабилизирующих факторов (температура, внутренние напряжения и т. п.). Для исклк чения этой погрешности и получения результата измерения в единицах измеряемого параметра в качестве выходной величины датчика можно испольаовать отношение времениii-jj к времени распространения упругой волны между нокодвижными катушками t : n-k-2l/y--i -to-p„/v е, о О Использование отношения Q. е качестве выходной величины дагчнл иог.глмо ноаыщения точности измерения иеремещенцй дает возможность простым подбором расстояния BO между неподвижными катушками получать требуемый масштаб измерения без каких-либо дополиитеаьных приспособлений. J о э м у л а изобретения 1.Магнитострикционный датчик перемещений, содержащий авуконровод, переды10щую и приемную катушки, домпферм, о т л и чающийся тем, ч го, с целью расширения функциональных лозмс ж11ост й да1чика, катушки аакрегшены аа оьукопро- воде неподвижно, п с oot.fiKTijM, ис-ремещ&ние которого измеряется, жостко связан подвижный элеменч, имеющий постояиный контакт CD авукоироводом. 2.Датчик по п. 1, о т л и ч Q и и с я тем, что, с целью ув&пичоиия амплитуды отраженного сигнала, подвижный элемент выполнен в виде ролика с проточкой по форме звукопровода. 3.Датчик по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения надежности в условиях вибраций, ролик выполнен сдвоенным. 4.Датчик по п. 1, о т л и ч а и и с я тем, что, с целью повышения эффективности передачи и уменьщения температурной погрешности, звукопровод выполнен из материала, обладающего низким поглощением упругой волны и высокой температурной стабильностью а участки звукопровода под катушками покрыты никелем.

.г