Электромагнитный измеритель механи-чЕСКиХ пАРАМЕТРОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/80 G01B7/02 

1

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и параметров металлических объектов и может быть использ.овано для бесконтактного измерения их перемещения (скорости).

Известно устройство для определения положения подвижных объектов, содержащее вихретоковый преобразователь,, катушка которого включена в контур автогенераторного реле СПНедостатком этого устройства является небольшая чувствительность при подключении вихретокового преобразователя с помощью длинного кабеля

Известен также электромагнитный измеритель механических параметров, в .котором измерительная катушка токовихревого преобразователя соединена с цепью обратной связи генератора высокой частоты i2.

Недостатком данных устройств является то, что при увеличении длины кабеля, связывающего токовихревой преобразователь с генератором уменьшается чувствительность и накладьгоаются ограничения на спектральный состав сигнала, передаваемого по кабелю.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромагнитный измеритель механических параметров, содержащий генератор высокой частоты с трансформаторной обратной связью, токовихревой преобразователь с измерительной катушкой, подключенный с помощью кабеля к генератору -ОНедостатком известного устройства является сложность дистанционной передачи сигнала вносимого сопротивления токовихревого преобразователя, зависящего от измеряемой величины, к регистрирующему устройству при одновременном сохранении высокой чувствительности и спектрального состава по кабелю, длина которого гдеЯ - , где Д -jr - длина электромагнитной волны в кабеле; V - ско-. рость распространения электромагнитной волны в кабеле; f - частота генератора. Такая задача возникает в случаях, когда невозможно установить регистрирующую аппаратур в непосредственной близости от изме ряемого объекта из-за влияния, напр мер, сильных.электромагнитных наводок, помех, тегшовых полей и т.п. Цель изобретения - повышение чув ствительности и расширение спектра частот передаваемого сигнала по кабелю длиной, превышающей половину длины волны сигнала несущей частоты генератора. Эта цель достигается тем, что ка бель с одного конца подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора, с другого - к измеритель ной катушке, а частота генератора и параметры токовихревого преобразователя выбраны из соотношений f - частота генератора; п - целое число полуволн, укладывающихся в Данной длине кабеля; длина кабеля; V - скорость распространения электромагнитной волны в кабеле; вносимое сопротивление токо вихревого преобразователя; волновое сопротивление кабеля;fb - коэффициент затухания кабел На фиг.1 представлена электричес кая схема электромагнитного измерителя механических параметров; на фиг.-2 - зависимость выходного напря ния от длины кабеля или частоты ген ратора. Электромагнитный измеритель меха ческих параметров содержит токовихр вой преобразователь 1, кабель 2, трансформатор 3 обратной связи, цепочку 4 автосмещения, лампу 5 генератора, индуктивно-емкостной фильтр образованный индуктивностью 6 и емкостью 7, сопротивление 8 нагрузки. 384 Измеритель работает следующим образом. При увеличении вносимого сопротивления преобразователя 1 за счет изменения параметров измеряемого объекта увеличивается нагрузка на генератор. Амплитуда напряжения генератора уменьшается, что приводит к уменьшению отрицательного напряжения смещения на цепочке 4 автосмещения, соединенной с сеткой лампы 5 генератора. Постоянная составляющая анодного тока лампы 5 генератора увеличивается и увеличивается падение напряжения на сопротивлении 8 нагрузки, при уменьшении вносимого сопротивления преобразователя 1 - наоборот. Постоянная времени цепочки 4 йвтосмещения выбирается так, что при максимальном изменении вносимого сопротивления преобразователя 1 изменение постоянной составляющей напряжения на сетке лампы 5 генератора максимально, но не приводит к возникновению прерывистой генерации. Высокочастотная составляющая анодного тока лампы 5 генератора отфильтровывается с помощью индуктивно-емкостного фильтра. Таким образом, на сопротивлении 8 нагрузки выделяется напряжение, характер изменения которого соответствует изменению вносимого сопро- тивления преобразователя 1. При увеличении длины кабеля 2, соединяющего генератор с преобразователем 1, входное сопротивление кабеля 2 со стороны подключения к трансформатору 3 обратной связи периодически изменяется с периодом . Аналогично изменяется сопротивление кабеля 2 при изменении частоты .генератора. Поскольку в кабеле 2 существует затухание электромагнитной волны, периодическая зависимость Zou от длины или частоты f имеет ° - - затухающий характер. Zgц ограничено сверху Z(j/fi6, а снизу - Zofb. Напряжение, снимаемое с анодной нагрузки лампы 5 генератора, также изменяется с периодом i- . Выбор рабочей точки генератора показан на фиг.2 (точка А) при длине кабеля Е-г. - Я. , откуда частота генератора ,v дО

Параметры токовихревого преобразователя 1 необходимо выбрать таким образом, чтобы вносимое сопротивление не превьшало величины

ftu я

Выполнение электромагнитного измерителя механических параметров металлических объектов позволяет осуществить на рабочей частоте генератора 1 мГц длину линии связи преоб разователь-генератор до 2000 м и спектр частот передаваемого сигнала 0-50 кГц. Формула изобретения Электромагнитный измеритель механических параметров, содержащий генератор высокой частоты с трансформаторной обратной связью, токовихревой преобразователь с измерительной катушкой, подключенный с помощью кабеля к генератору, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения спектра частот передаваемого сигнала по кабелю, дпиной, превышающей половину дпины волны сигнала несущей частоты генератора, кабель с одного конца подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора, с другого - к измерительной катушке, а частота генератора и параметры токовихревого преобразователя выбраны из соотношений

г .i.

1вц J.g

-ffr2л Se f - частота генератора П - целое число полуволн, укладывающихся в данной длине кабеля; Е - длина кабеля; Z-irt - вносимое сопротивление токовихревого преобразователя;Z о - волновое сопротивление кабеля;1 - коэффициент затухания кабеля;V - скорость распространения электромагнитной волны в кабеле. Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 91384, кл. G 01 В 7/02, 1971. 2.Приборостроение и средства оматизации контроля. Под. ред. .Фрейберга, ШНИТИ, М., 1961, 60. 3.Авторское свидетельство СССР 67085, кл. G 01 В 7/02, 1971 (прото) .

ZpjB/

Ф«/г.