Преобразователь перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 G01B7/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для контроля геометрических параметров деталей, узлов и изделий, а также в тех случая когда необходимо преобразование механических перемещений в электрический сигнал, например в следящих системах.

Известны трансформаторные преобразователи перемещений с распределенными электромагиитными параметрами и постоянной магнитной цепью, имеющие магнитопровод броневого типа, на среднем стерж-не которого размещена сосредоточенная обмотка возбуждения, а в рабочем зазоре расположена плоскай распределенная вторичная обмотка, потокосцепленне которой чаще всего линей 1о связано с перемещением ее витков относительно магнитной нейтрали воздущного зазора (Ij.

Основным недостатком этих преобразователей является низкая крутизна преобразования даже в пределах одной партии, чта обусловлено отсутствием регулировочных элементов, которые позволяли бы компенсировать технологические погрешности н неоднородности свойств материала деталей.

Наиболее близким к предлагаемому явчяется преобразователь перемещений, со держащий замкнутый магнитопровод броне вого тнпа с укороченным средним срежнем расщиренный свободнь1Й конец которого об, разует с нижннм основанием магнитопровода плоский воэдущный яазор, размещенную на среднем стержне обмотку возбужт дения, измерительную обмотку, выполненную в виде двух одинаковых по геомегрическям paaiMepaM и числу витков петлеобразных секций, расположенных под углом друг к Другу, И пластину с регулировочным винitott. размещенную на «основании магнито. провода, несущем средний стержень (2.

измерительной обмотки соединевы sfiyt с другом последовательно, а направISление витков в них встречно по отнощению к общему магнитному потоку, чем обеспечн:вается полное отсутствие ЭДС помехи от вихревых токов н материала магнитопровода.

Недостатком известного преобразователя

Л);является низкая крутизна преобразования

при измерении.малых перемещений.i

Цель нзобретения - повышение крутизны преобразования при измерении малых перемещений. Указанная цель достигается тем, что од:на из секций измерительной обмотки охватывает основание магнитопровода в области рабочего воздушного зазора по всей, его длине, вторая секция выполнена неподвиж: ной в виде двух с равным числом витков частей, размещенных на магнитопророде вне рабочего зазора симметрично относительно магнитной нейтрали основания: и соединенных межДу собой последовательно и согласно, а с подвижной секцией послёдо вательно и встречно. На чертеже предет&йлёН предлагаел1ый преобразователь. ; / Преобразователь содержит магнитопровод Г броневого типа, средний стержень 2 которого укорочен, а свободный коШцёгб расширен н образуемо основанием 3 магиитопровода рабочий воздушный зазор, обмотку 4 возбуждеиня, размещенную на среднем стержне, измерительную обмЬтку в виде двух секций, одна из которых - неподвижная 5 и выполненная из двух частей с равным числом витков, размещена на боковых стенках магнитопровода, а подвижщя брхватьшает нижнее основание 3 магнитопрс вода в области рабочего возду щного зазора по всей его длине. На основании 7 магнитопровода, несущем средний стержень 2, Закреплена упругая пластина 8 с регул ировочным винтом 9. Если преобразователь предназначен для работы в диапазоне перемещений, меньщем длины расширенного конца среднего стержня 2, то направление перемещения подвиж. ной секции 6 измерительной обмотки сос. тавляет малый угол с продольной осью симметрии рабочего зазора. В том случае, когда диапазон измеряемых перемещений больще длины расщиренного конца среднего стержня, секция 6 должна быть расположена так, чтобы направление ее перемеи ения составляло прямой угол с продольной плоскостью симметрии магнитопровода, а плоскости витков этой секции были, нiakлoиены под небольшим углом к направлению ее перемещения. Преобра13овател1Ь работает следующим образом. При подключении обмотки 4 возбуждения к источнику переменного напряжения (на чертеже не показан), в ней возникает ток, магнитный поток которого проходит rto среднему стержню 2, развет:вляется симметрично в несущем основании магнитопровода; проходит по боковbiM стенкам и основанию 3 и замыкается чё|рез рабочий воздушны зазор на расширенный крнец среднего стержня. Поскольку длина магнитного пути по воздуху и по стали одинакова, то инДукЦия в зазоре получается постоянной во всех точках, кроме краевой зоны по периферии расщиренного конца среднего стержня. Градие нт потока по оси ОУ в основании 3 постоянен и инвертирует свой знак на магнитной нейтрали, которая лежит в плоскости XOZ. Переменный рабочий поток обмотки 4 возбуждения вызывает в стали магнитопровода вихревые токи, что приводит к появлению, нерабочего магннтногб потока, который циркулирует по замкнутой части Магнитопровода и пронизывает измерительную об-. мотку. Поскольку неподвижная секция 5 состоит из двух одинаковых частей, включенньгх согласно по отношению к общему магнитному потоку, то поток вихревыхтоков наводит в этой секции ЭДС помехи. Но этот же поток пронизывает и подвижную 6 секцию, число витков в которой равно числу витков в неподвижной секции, а на1Правление намотки подвижной секции встречно по потоку помехи относительно направления намотки витков неподвижной секции. Поэтому ЭДС наводки от потока вихревых токов в подвижной секции равна и встречна ЭДС наводки в неподвижной секции, и ЭДС наводки на выходе вторичной обмотки в целом равна нулю. Вследствие того, что поток вихревых токов, пронизывающий подвижную секцию, не зависит от ее положения в зазоре, компенсация ЭДС помехи сохраняется во всем диапазоне измеряемых перемещений. Рабочий магнитный поток не наводит ЭДС в неподвижной секции, так как обе ее части включень по отношению к этому потоку встречно. Если центр симметрии секции 6 измерительной обмотки в исходном положении совпадает с центром осно,вания 3 магнитопровода, то секция пронизывается одинаковыми встречно направленными частичными рабочими потоками, и ЭДС индукции в этой секции и, следовательно, на выходе всей обмотки равна нулю. Если подвижная секция 6 смещена по измерительному направлению X от исходного положения, то ЭДС, наводимая в ее витках, становится отличной от нуля, так как секция пронизывается неодинаковыми встречно направленными частичными рабочими потоками основания 3 магнитопровода. Фаза этой ЭДС зависит от направления смещения секции,, а амплитуда пропорциональна проекции перемещения X на ось ОУ. Е kXcos а, . где k- коэффициент пропорциональности; а-угол между измерительным направлением и продольной осью Симметрии основания 3 магнитопровода. Если секция смещена от исходного положения настолько, что все ее витки пронизываются рабочим потоком одного направления, то ЭДС; индукции Вив этом случае линейно связана с перемещением X благодаря постоянству градиента потока в основании 3 магнитопровода. Наличие множителя cos а в указанной выше формуле показывает, что изменяя угол от, можно изменять крутизну преобра-