Индуктивный датчик Советский патент 1981 года по МПК G01R33/00 

1

Изобретение относится к магнитным измерениям, может быть использовано для контроля магнитных свойств анизотропных сред со сложным рельефом поверхности { с переменной кривизной поверхности), например кусковых проб магнетитовьсх руд.

Известен датчик с осесимметричным полем, выполненный на половине броневого сердечника flj . При осевой симметрии поле рассеяния такого датчика сконцентрировано только с одной стороны. Это позволяет повысить чувствительность датчика к магнитной проницаемости среды, т,к. посдеоняя практически занимает полный объем поля рассеяния. Однако такие датчики практически непригодны для контроля сред со сложным рельефом поверхности, у которой радиус кривизны соизмерим с диаметром датчика. При контакте датчика со средой неизбежны зазоры, которые ..шачительно увеличивают погрешность измерений.

И (вестен также индуктивный датчик, содержащий обмотку индуктивности в вид соленоида, намотанного на форритовом стержне, и ферритовый. концентратор, охватывающий катушку индуктивности и расположенный соосно с ферритовым стержнем. Магнитное поле датчика обладает осевой симметрией, поле рассеяния концентрируется в зоне рабочих торцов стержня и концентратора 21.

0

Такой датчик пригоден для работы со средами, у которых радиус кривизны значительно больше диаметра концентратора. Если радиус кривизны соизмерим с размерами концентратора, то при контакSте датчика с поверхностью контролируемой среды возникают зазоры, существенно увеличивающие погрешность измерений, С целью повышения точности в индуктивном датчике, содержащем обмотку ий- дуктивности, расположенную на ферритовом стержневом магнитопроводе, и концентратор поля, ферритовый стержневой магнитопровод закреплен с возможностью воавратно-поступагельного движения,.. А кедацентратс поля выполнен в виде феррвтовой шайбы, перпендикулярно плоско- сги которой по окружности на равном рас сгоянин друг от друга расположены три ферриговых стержня, на каждом из которых расположена обмотка индуктивности. При эгом все обмотки индуктивности соединены между собой Последовательно. На фиг. 1 изображен индуктивный датчик (в разрезе А-А); на фиг. 2 - вид датчика со стороны рабочих торцов. Индуктивный датчик содержит централ ный ферритовьй стержневой магнитопровод 1, подпружиненный пружиной 2, обмотку индуктивности 3, концентратор маг нитного поля, содержащий ферритовую ша бу 4j три ферритовых стержня 5-7 с тремя обмотками индуктивност1Г 8 - 10, стопорное кольцо 11. Обмотки индуктивности 8-10 соединены между собой иоспедовательно и согласно, поэтому их магнитные потоки всегда замыкаются на ферритовьй стержневой магнитопро вод 1. Обмотка 3 включена последовательно и встречно обмоткам 8-10. Феррит овый стержневой магнитопровод 1 может перемещаться возвратно-поступатель но под действием пружины 2 До положения, ограничиваемого стопорным кольцом 11. В исходном состоянии при отсутствии в поле датчика контролируемой среды, благодаря последовательному и сскгласному включению обмоток 8-1О между собой их магнитные потоки замыкаются через ферритовый стержневой магнитопровод 1, Например, для обмотки 8 мш нитный потсж замыкается по иепи: стержень 5, шайба 4, магнитопрозоД 1, стер жень 5, Магнитные нотоки от сбмотки 9 (10) TaKHte замыкаются по свовм цепям, соответственно, через стержня 6(7); шайбу 4, магнитопровда 1. Суммарное магнитное поле, в пространстве около торцов датчика, созданное тякой конструкцией, обладает осевой симметрией относительно оси магнитопровода 1 Шайба 4 и стержни 5-7 играют роль ксяцентратора пола к позволяют лока- лизовать его в ближайшей зоне датчика, уменьшая величину поля рассеяния. Обмотка 3 включена последовательно и встречно обмоткам 8 - 1О. Магнитньй поток обмотки 3 направлен навстречу потоку, созданному обмоткамнЗ-10 Через Потоки рассеяния обмотка 3 взаимодействует с обмотками 8-10. С учетом оказанного, суммарная индуктивность датчика , индуктионосги обмотки концентратора и обмотки стержневого магнитопровода соответственно;.bViv взаимная индуктивность (Ккоэффициент взаимоиндукции). Формулу (1) можно переписать с учетом числа витков и магнитных сопротивлений отдельных обмоток. . ц. Щ-OVMI/ VI/ |-5- , -- - -R тгм . 2 где ЧЦ, NX/M - число витков обмотки концентратора и обмотки магнитопровода соответственно;к, KM магнитные сопротивления обмоток соответственно. Если к торцам стержней 5-7 датчика приложить контролируемую среду, то в зависимости от рельефа ее поверхности магнитопровод 1 переместится, однако все четыре торца стержней датчика будут контактировать с поверхностью среды, и зазор будет отсутствовать. На результаты измерений рельеф контролируемой по« верхносги не жазь1вает влияния, так как контакт с поверхностью осуществляется только в отдельных точках. При контроле сред датчиком перемещение магнитопровода 1 изменяет магнитное сопрогивпение обмотки 3, что может быть источником погрешности измерений. Погрешность может быть сведена к минимуму при условии dL/d-R O Определим условие минимальной погреш- -г:j.i 5Г- -f- z « bV-°f - м м5и-« кГ|А, гае - средняя длина силовой линии в магнитопроводе и стержне концентратора;