Датчик линейных ускорений Советский патент 1977 года по МПК G01P15/08 

(54) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ

.. i

Изобретение относится к области инфор мацисжно-измерительной техники, а именно к устройствам преобразования линейных механических ускорений в электрический согвал.

Известен ряд датчиков линейных ускорений, содержащих магнитопровод, обмотку возбуждения или посто5шньгй магнит измерительную обмотку с короткозамку, тым витком или трансформатор. Недостатко их является непостоянство чувствитепь- ности по диапазону измерения l.

Известен также датчик пинейных ускорений, содержащий магнитопровод с обмоткой измерения и подвижный сердечник 2 ,

Однако отмечается напичие погрешности в измерении. Это объясняется тем, что при перемещении сердечника меняется длина пути по стали магнитопровода дпя рабочего магнитного потока, замыкающегося через сердечник, что изменяет величину рабочего магнитного потока.

Величина рабочего магнитного потока через сердечник

Ф.

1,. К

i

(1)

,

. - - U

где Гр - Э.Д.СI обмотки возбуждения, создающая рабочий магнитный поток,

магнитное сопротибпение| воздушных зазоров между сердечником и магнитпроводом,

К - магнитное сопротивление сердечника,

iat магнитное сопротивление прсеода дпя рабочего.магнитного потока.

Из формулы (l ) видно, что величина Фр меняется не пропорционапыю изменению FP , а зависит и от R : которая меняется при перемещении сердечника. Поэтому изменение потока от перемещения сердечника носит нелинейный характер, что приведет к тому, что величина У Д.С. в короткозамкнутом витке зависит не только от скорости перемеиюния

сердечника ( у

,но и от координаты положения сердечника

т. е.

ЭХ

аФ

.(2)

at Следовательно, в измерительной обмотке будет трансформироваться наряду с сигнапом пропорциональным ускорению, сигнал, гфопорционапьный изменению координаты по ложения сердечника, что вносит погрешность в измерение. Цепь изобретения - повышение точ}гостиизмерения. Это достигается тем, что маг.ниТопровод выполнен в виде трех полых коаксиапьно расположенных цилиндров, с одного торца которого между наружным и в.нутренним цилиндром расположен постоянный магнит, а с другого торца между средним и внутренним цилиндром - второ постоянный магнит таким образом, что потоки обоих магнитов складываются в магнитопроводе. По всей длине среднего пипинд ра поперек его продольной оси .намотана секшш короткозамкт1утой обмотки, замкнутая на другую ее секцию, уложенную вг.-гесте с измерительной обмоткой вдоль продоль ной оси наружного и среднего цилиндров, охватывая их, а в полости между этими цилиндрами размещен подвижный кольцевой сердечник. На чертеже представлен описываемый датчик. Датчик содержит магнитопровод, выполяенньЕй Ввиде трех.полых коаксиально рас.доложенкых цилиндров - наружного 1, среднего 2 и внутреннего 3. С одного торца магнитопровод а между наружным 1 и внутpeHiiHM. 3 цилиндрами расположен постоян {ый магнит 4, а с другого торца между средним 2 и внутренним 3 цилиндрами -вто рой постоянный магнит 5 таким образом, что потоки постоянных магнитов 4 и 5 складываются в магнитной системе. Попере среднего цилиндра по всей его длине намотана секция 6 короткозамкнутой обмотки, замкнутая на секцию 7 этой же обмотки, уложенной вместе с измерительной обмотко 8 вдоль продольной оси цилиндров 2, охватывая их. В полости между цилиндрами 1 и 2 размещен подвижный ферроматнитный кольпевой сердечник. Магнитный поток постоянных магнитов замыкается через цилиндр 1, сердечник 9, цилиндр 2, магнит 5, цилиндр 3 и магнит 4. При перемещении сердечника 9 замыкаю щийся -через него магнитный поток индуктирует в витках секции 6 ЭДС и ток, пропорциональные скорости движения сердечника. Элект М1ческий ток секции 6 замыкается через секцгао 7 и создает starHHTный поток, который замыкается в иипиндре 1 и 2 поперек их продольной оси. При изменении скорости переквешения сордечника 9 пропорпиоиапьно меняется ток в короткозамкнутой oGNroTKe, я следовательно и магнитный поток, наведенный секцией 7 в цилинпрах 1 и 2, кoтop.й, в свою очередь, наводит в изкгерительной обмотке 8 УДС, П юпорп1ганальнук) скорости его изменения, т. е. пропорциональную изменению скорости nopeNfomenuR сердечника 9. При перемеи1ении сердечника вдоль цилиндров длина пути дпя магн1гтного потока остается неизменной по всем измеряемом диапазоне, что обоспсчивает постоянство величшшг рабочего магнитного потока, замыкающегося через сердечник, независимость тока в короткозамкнутой обмотке от координаты положения сердечника. Зто повышает ТОЧНОСТЬ измерения. Формула изобретения Датчик линейных ускорений, содержащий магнитопровод с обмоткой измерения и подвижный сердечник, отличающийся тем, что, с це лью повышения точности измерения, магнитопровод выполнен в виде трех полых коаксиально расположенных цилиндров с ПОСТОЯННЫМ магнитамн в торцах, один из которых расположен меж- ду наружным и внутренним цилиндром, а второй - между средним и внутренним таKkM образом, что потоки обоих магнитов складываются в магнитопроводе, причем, по всей длине среднего цилиндра поперек его продольной оси намотана секция короткозамкнутой обмотки, замкнутая на другую ее секцию, уложенную вместе с измерительНой-обмоткой вдоль продольной оси наружного и среднего нипиндров, обхватывая их, а в полости между этими цилиндрами размещен подвижный кольцевой сердечник. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе : 1.Авторское свидетельство СССР № 42О936, кл. q 01 ,Р 15/08. 197.2 г. 2.Авторское свидетельство СССР № 169903, кл. q О1 Р 15/08, 1963 г.

J