Преобразователь перемещения Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 G01B7/14 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для преобразования неэлектрических величин, например перемещений, в электрический 5 сигнал.

Известен измеритель линейных перемещений, содержащий катушку возбуждения, коаксиально расположенные с кольцевым зазором между собой элементы Ю магнитопровода и измерительную катушку, размещенную в зазоре, степень воздействия магнитного потока на которую определяется приращением пройденного катушкой пути

Указанный измеритель обладает сравнительно низкой точностью и нелинейностью выходной характеристики из-за неравномерности распределения магнитного потока вдоль полюсов кольцевого 20 зазора, он также не позволяет измерять малые перемещения.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является преобразователь перемещений, со-25 держащий магнитопроводящий винт с однозаходной винтовой резьбой заданного шага, связываемый с контролируемым объектом, цилиндрический каркас с двухзаходной резьбой на внешней . 30

поверхности и две измерительные обмотки, размещенные в пазах, двухзаходной резьбы 2 . iijar двухзаходной резьбы равен половине заданного шага резьбы магнитопроводящего винта.

Недостатком этого устройства является то, что преобразователь имеет сравнительно невысокую точность и линейность выходной характеристики, обусловленные как неравномерным силовым взаимодействием каркаса с измерительной обмоткой и магнитопроводящего винта (это приводит к изменению чувствительности в рабочем диапазоне перемещений), так и наличием в выходном сигнале высших гармоник из-за нелинейности характеристики намагничивания магнитопровода.

Цель изобретения - повышение точности измерения малых перемещений и линейности выходной характеристики.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь снабжен обмоткой возбуждения и цилиндрическим полым магнитопроводом, на внутренней поверхности которого Нанесена однозаходная резьба с шагом, равным шагу резьбы магнитопроводящего винта и охватывающим с зазором магнитопроводящий винт так, что выступы однозаходных резь.б противолежат друг другу/ шаг t. двухэаходной резьбы каркаса и шаг t резь бы полого магнитопровода связаны соотношением (,) где b- - ширина выступов резьбы магнитопровода}п - количество витков резьбы магнитопровода;X - величина измеряемого перемеще ния, а выступы двухзаходной резьбы разделе ны на участки продольными канавками, измерительные обмотки выполнены секционированными, секции одной из измерительных обмоток уложены вдоль нечет ных участков, а другой - вдоль четных участков пазов двухзаходной резьбЫ. На фиг, 1 схематически изображен предлагаемый преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - развертка цилиндрического каркаса с измерительными обмотками на фоне {показана точками) области сконцентрированного вдоль выступов резьбы магнитопровода магнитного поля, объясняющая принципиальную сторону осуществления функциональной зависимости выходной электродвижущей силы от малого перемещения.. Преобразователь (фиг. 1) имеет замкнутую магнитную систему, состоящую из коаксиально установленных магнитопроводящего винта 1, цилиндрического полого магнитопровода 2 и втулки 3. На смеясных цилиндрических поверхностях винта 1 и магнитопровода 2 на несены однОзаходные винтовые резьбы с заданным шагом t, . Винт. 1 и цилиндрический полый магнитопровод 2 установлены с кольцевым зазором таким образом,.Что выступы 4 резьб расположены друг напротив друга, а между их торцовыми поверхностями размещается обмотка 5 возбуждения В кольцевом воздушном зазоре размещен цилиндрический каркас 6, связанный с объектом, перемещение которого контро лируется с помощью толкателя. На внеш ней поверхности каркаса 6 нанесена двухзаходная винтовая резьба, разделенная на участки продольными канавками 7,шаг 1 которой (для стабилизации приращения магнитной индукции подрезьбовидным выступом в кольцевом зазоре) связан с шагом t резьбы полого магнитопровода соотношением l-fcrM b - ширина вьаступов резьбы магни топровода ; п - количество витков резьбы маг нитопровода; X - величина измеряемого переме щения. Расстояние между канавками заходо резьб выбирается с учетом краевой де формации магнитного поля под выступами резьбы магнитопровода не меньше, ирины выступов. Ширина, выступов резьбы магнитопровода выбирается исходя из того, что она должна быть значительно меньше ирины резьбовых пазов и большее величины зазора между магнитопроводящим винтом и цилиндрическим магнитопровоБ пазах двухзаходной резьбы размещены секции двух измерительных обмоток 8 и 9, причем секции 10 одной из них уложены вдоль нечетных участков пазов, а секции 11 другой - вдоль четных участков пазов. За начальное положение каркаса принято состояние, при котором выходной сигнал, снимаемый с измерительных обмоток, минимален, причем один из продольных пазов, разделяющих выступы двухзаходной резьбы каркаса на участки, занимает среднее -положение на фоне области сконцентрированного вдоль резьбовидных выступов магнито провода магнитного поля. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения переменного тока в обмотку 5 возбуждения преобразователя в его двух измерительных обмотках 8 и 9 индуцируются ЭДС, пропорциональные площади сконцентрированного под выступами резьбы магнитопровода магнитного поля, охватываемой каждой из обмоток.Перемещение .каркаса с измерительными обмотками относительно выступов магнитопровода вызь7вает взаимно противоположные приращения, злектродвижутиих сил измерительных обмоток, обусловленные изменением охватываемых каждо-й из обмоток площадей сконцентрированного магнитного поля, пропорциональных измеряемому перемещению. Благодаря вышеуказанной разности шагов однозаходной и двухзаходной резьб обеспечивается усреднение взаимно противоположных приращений в функции шага резьбы магнитного потока в измерительных обмотках и связанных с ними приращений электродвижущих сил во всем диапазоне измерения перемещения. В результате повышается линейность выходной характеристики преобразователя. Так как преобразователь чувствителен к перемещениям х, меньшим, чем ширина b выступов резьбы магнитопровода, повышается разрешающая способность, а следовательно, и его точность, Формула изобретения Преобразователь перемещения, содержащий магнитопроводящий винт с однозаходной винтовой резьбой заданного шага., связываемый с контролируемым объектом, цилиндрический каркас с