Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 G01B7/06 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для преобразования механических перемещений в электрический сигнал в системах регулирования и управления, а также в различных информационно-измерительных и преобразовательных устройствах.

Известны преобразователи линейных перемещений ,. содержащие обмот1су возбуждения и подвижную измерительную обмотку И J.

Недостатками этих устройств являются сложность конструкции, технологии изготовления и недостаточная надежность и точность.

Наиболее близким к предлагаемому преобразовате.шо по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь линейных перемещений, содержащий измерительную обмотку, подвижный полый шток и обмотку возбуждения, выполненную в виде проводника с внутренней цилиндрической полостью, внутри которой установлен шток с размещенной на нем из1 ерительной обмоткой и сердечником. При этом трубчатый проводник iweeT треугольный вырез 2 .

Основными недостатками этого преобразователя являются значительная нелинейность характеристики преобразования, которая обусловлена непо- стоянной плотностью тока по длине треугольнозго выреза и краевыми эффектами (полями выпучивания) ,а также отсутствие перехода модуля .выходной ЭДС через нуль и инвертирования ее фазы на рабочем участке характеристики преобразования.

Целью изобретения является повышение линейности и расширения функциональных возможностей преобразователя .

Это достигается тем что в устройстве внутренняя цилиндрическая полость выполнена так, что ее ось пересекает ось проводника.

На фиг,1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2. графически- показана зависимость напряженности магнитного Поля в поперечном сечении проводника по диаметру от расстояния от центра сечения; на фиг.З - зависимость напряженности поля в полости по ее оси и характеристика преобразования.

Преобразователь линейных перемещений содержит т1зубчатый проводник

1 длиной . и радиусом г, В полости Zj расположена измерительная катушка 3 с сердечником 4 на подвижном полом штоке 5. К трубчатсму проводнику 1 подводится переменный ток D. Ось X трубчатого проводника 1 и ось А внутренней цилиндрической полости 2 пе.;ресекаются под углом ( 45 и лежат в плоскости ХУ, причем начало координат ХУ совпадает с точкой пересечения осей полости и трубчатого проводника.

Преобразователь работает следующим образом.

При протекании тока по трубчатому цилиндрическому проводнику в проводнике в полости и вокруг проводника возникает магнитное поле. Зависимость напряженности Н магнитного поля в поперечном сечении проводника по диаметру описывается уравнением

TWT

(О

где У - расстояние от центра сечения.

Эта зависимость графически представлена на фиг.2 прямой 6 в осях НУ Из уравнения 1 и из зависимости, представленной графически на фиг,2, видно, что для полученной линейной характеристики преобразования необходимо перемещать чувствительный элемент преобразователя по прямой, лежащей в плоскости ХУ, Чтобы внутренняя полость не оказывала влияния на плотность тока в трубчатом проводнике, она пересекает тело проводника в диагональном направлении.

Перемещения по осям У и А связаны следующей зависимостью

У- a5inci(, (2.) где у - перемещение по оси у;

а - перемещение по оси А. Подставив в выражение (1) уравнение (2), получим

Н 2. slnq(-a (3)

Из данного уравнения видно, что напряженность поля по оси полости изменяется линейно от перемещения, Эта зависимость представлена на фиг.З прямой 7 в осях НА.

Действующее значение трансформаторной ЭДС, наводимой в измерительной катушке с сердечником, определяется по формуле

- iit A/sjuHj

где f - частота тока; W - число витков катушки; S - площадь поперечного сечения сердечника катушки; магнитная проницаемость сердечника. С учетом выражения (3) выходная ЭДС измерительной катушки будет представлена уравнением

, (

0Согласно уравнению (5) чувствительность преобразователя можно регулировать путем изменения модуля тока и его частоть (в процессе эксплуатации) , а при изготовлении - выбором числа витков катушки, материала сердечника, площади поперечного сечения сердечника и угла между осями полости и проводника.

20 Обозначив . fWSjM i 51-(г К j (6),

получим Е ;Ка .(7)

Графически уравнение (7) представлено на фиг.З прямой в в осях ЕА.

Таким образом, применение предлагаемого устройства дает возможность повысить линейность преобразования и расширить функциональные возмож ности преобразования за счет перехода модуля выходной ЭДС через нуль и инвертирования ее фазы.

Формула изобретения

35

преобразователь линейных перемещений, содержащий измерительную обмотку, подвижный полый шток и обмотку возбуждения, выполненную в виде 0 проводника с внутренней цилиндрической полостью, внутри которой установлен шток с размещенной на нем измерительной обмоткой и сердечником, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности

5 и расширения функциональных возможностей преобразователя, внутренняя цилиндрическая полость выполнена так, что ее ось пересекает ось проводни0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами. М.,

5 Энергия, 1969, с.51,

2,Авторское свидетельство СССР

460431, кл. G 01 В 7/10, 1972 (прототип) .