Функциональный индуктивный преобразователь перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и получения заданной функциональной зависимости межру измеренным сигналом и перемещением.

Известны функциональные преобразователи с подвижными плоскими функцисдаальными обмотками, размещенными в зазоре неподвижного магнитопровоца f 1 .

Недостатки таких преобразователей сложность изготовления, ограниченный диапазон перемещений и малая чувствительность, обусловленные тем, что при боль- ., шик зазорах в магнитной цепи увеличиваются потоки рассеивания, снижающие точность воспроизведения заданной функциональной зависимости.

Наиболее близким техническим решени зо ем к изобретению является функциональ ный индуктивный преобразователь перемещений, содержащий ферромагнитные якорь и сердечник с полюсами и размещенные, на

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

.сердечнике последовательно соединенные катушки индуктивности. Якорь имеет постоянное поперечное сечение, так что при его линейном или угловом перемещении относительно полюсов сердечника обеспечивается получение заданной функциональной зависимости, например линейной, что обусловлено соответствующим изменением площади взаимного перекрытия полюсов сердечника и якоря преобразователя i2.j,

Недостатком этого преобразователя являются ограниченные функциональные возможности и точность, так как он позволяет воспроизводить только линейную зависимость между его выходным сипналом и входным перемещением.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности воспроизведения заданной функ- диональной зависимости.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональном индуктивном преобразователе перемещений, содержащем ферромагнитные якорь и сердечник с полюк 39ми и размещенные на сераечнике ттослецо вательно соециненные катушки индуктивн ,сти, якорь установлен с зазором относителъно поверхности полюсов сердечника, ,составляющим 0,О5-О, I от высоты полю са сердечника в направлении измеряемо го перемеше1шя, и выполнен с переменной шириной у в его поперечном сечени изменяющейся в соответствии с формулой « Яо С - стЛЧхЙП где) - ширина в его поперечном сечвнкк на расстоянии Л. от его кс-нца с наименьшей шириной Vo, JH; j f()- заданная функциональная зависимость;cf - Воздушный зазор между полюсами сердечника и поверхностью якоря, м ; - магнитная проницаемость в.оздушного зазора, Гн/м ; 1о - высота полюса сердечника, м; ( круговая частота напряжения питания преобразователя, рад/с; j(/ - суммарное число витков катушек индуктивности; R - магнитное сопротивление материала сердечника и якоря, Л.вит/ВсГ R - суммарное активное сопротивление катушек и материала сердечника и якоря преобразователя Ом На фиг. 1 представлен схематично функциональный преобразователь, вид спереди;на фиг. 2 - то же, вид сверху Функциональный преобразователь содержит выполненные из ферромагнитного материала профилированный по поперечному сечению якорь I и неподвижный сердачник 2 с полюсами. Якорь I отделен о поверхности полюсов сердечникаi 2 воздушным зазором сГ . На полюсах сердечника 2 размещены каркасы 3 из электроизоляционного диамагнитного материала с катушками 4 индуктивности, соединенйыми последовательно согласно и подключенными к измерительной схеме 5 К вькоду измерительной схемы подключен показывающий прибор 6. Преобразователь перемещений работает следующим образом. При перемещении якоря 1 относительно поверхности полюсов сердечника 2 изменяется площадь 9{ X взаимного перекрытия якоря I и гголюсов сердечника 2, вслеист&ие чего изменяется реактив24нов сопротивление катушек 4 индуктивцоera. Изменение реактивного сопротивления, а следовательно, и изменение выодного сигнала преобразователя, соогетствуюше е заданной функциональнойзаисимости I ( У }, определяется профилем оперечного сечения якоря, т.е. его шириной )L в поперечном сечении, которая станавливается соотношением xcfVFubR VoЛУоЬ « - ст/1НхРйЛгде У - ширина якоря в его поперечном сечении на расстоянии X от его конца с наименьшей шириной ()(- заданная функциональная зависимость;б - воздушный зазор между полюсами сердечника и поверхностью якоря, м ; Q- магнитная проницаемость воздушного зазора, Гн/м; ) - высота полюса сердечника, м; (j - круговая частота напряжения питания преобразователя, рад/с; Х/ - суммарное число витков катушек индуктивности; IL - магнитное сопротивление материала сердечника и якоря. А, вит/ /B(f ; Я - суммарное активное сопротивление катушек и материала сердечника и якоря прообразовате.. ля. Ом. ТЗля топа, чтобы воспроизвести на выходе преобразователя заданную функцию (Х) с погрешностью, не превышающей заданного минимального значения Д , вы- ота Ь полюса шихтованного ферромаг™ « ° сердечника 2 должна бьп-ь максимальное значение производной функции на заданном участке ее воспроизведения. Бпагодаря этому любые другие значения производной на этом участке заданной ({ункциональной зависимости f (Х ) не могут дать методическую ошибку воспроизведения, превышающую Д . При этом величина воздушного зазо- ра (Г выбирается в диапазоне 0,О5-0,1. от высоты полюса. Магнитное сопротивление воздушного зазора на несколько порядков превышает магнитное сопротивление ферромагнитных участков сераечии ка и якоря преобразователя, по которым замыкается магнитный поток, создаваемый катушками 4 ииоуктивности, вследст вие чего нестабильность магнитных свойств материала сердечника и якоря преобразователя практически не влияют н точность воспршзвецения функции(Х ). Кроме того, потеря чувствительности преобразования оказывается не очень большой, благодаря ограничению величины воздушного зазора о сверху. Для того, чтобы заданная функциональная зависимость f (X ) была полностью воспроизведена в соответствующем диапазоне перемещений якоря I, необходимо, чтобы ширина С полюса, сердечника 2 удовлетворяла условию г qx.-УО г Таким образом, благодаря соответст.вующему профилированию поперечного сечения по размеру , обеспечивается невоспроизведение на выходе преобразователя практически любой функциональной зависимости f-C) с зада1шой точностью. Формула изобретения Функциональный индуктивный преобразозатель перемещений, содержащий ферромагнитные якорь и сердечник с полюсами и размещенные на сердечнике последо вательно соединенные каткшки. индуктивности, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности воспро изведения заданной функциональной зависимости, якорь установлен с зазором отительно поверхности полюсов сеоаеча, составл5пощим О,05-О,1 ри высополюса сердечника в направлении изяемого перемещения, и выполнен с еменной шириной в его поперечном ении, изменяющейся в соответствии с мулой a()-R /UobLttW -RcTVfHO-R.O У - ширина якоря в его поперечном сечении на расстоянии X от его конца с наименьшей щириной о, . ; f () - заданная функциональная зависимость;О - воздушный зазор межцу полюсами сердечника и поверхностью якоря, м ; - магнитная проницаемость воздушного зазора, Гн/м; J3 - вьюота полюса сердечника, м; (jt) - круговая частота напряжения питания преобразователя, рад/с; W - суммарное число витков катушек индуктивности; R - магнитное сопротивление материала сердечника и якоря, , А,вит/В(Г; R - суммарное активное сопротив ление катушек и материала сердечника и якоря преобразователя. Ом. Источники информации, нятые во внимание при экспертизе .Авторское свидетельство СССР 88328, кл. Q 08 С 9/ОО, 1965. .Агейкин Д. И. Датчики контроля и лирования. М., Машиностроение, 5, с. 114 (прототип).

Co