Индуктивный преобразователь линейных перемещений

Индуктивный преобразователь линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1(5}) G 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

: .„ч

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3416897/25-28 (22) 02.04.82 (46) 07.11 ° 83. Бюл. Р 41 (72) В.A.Сельский, С.,.Монахов, И.Н.Кобылкин и P.Á,Ãîëoâà÷åâ (71) Центральное конструкторское бюро Госстандарта СССР (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 386419, кл. G 08 С 9/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 475499, кл. G 01 В 7/14, 1973 (прототип), (54)(57) ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий стаканообразный магнитопровод с отверстием в донышке, размещенную внутри магнитопровода катушку индуктквмости; подключенную к источнику г мФааия, и установленный с воэмож„„SU„„> 052841 A ностью перемещения вдоль оси катушки Ферромагнитный якорь, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых перемещений, катушка индуктивности разделена на две секции, одна из которых с числом витков, превышающим число витков в другой секции на 10-20%, предназначена для съема выходного сигнала, другая секция — для компенсации нелинейности характеристики преобразования, компенсационная секция размещена на длине, равной максимальному диапазону измеряемых перемещений, а воздушный зазор между стенкой отверстия в донышке магнитопровода и I якорем установлен по минимумуизменения индуктивности секций катушки от поперечного смещения якоря.

105 2841

Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть испольэовано для точных измерений линейных перемещений в различных отраслях народного хозяйства, например для измерения размеров в машиностроении или деформаций при прочностных испытаниях.

Иэвестен индуктивный датчик перемещений, содержащий подвижный сердечник и две соосно расположенные 10 основные и одну дополнительную (компенсационную) секцию катушки индук-. тивности, Источник питания подключен череэ резистор к одной иэ основых секций, а измерительная схема - ко всем трем секциям, соединенным последовательно к реэистору, Дополнительная секция, включенная встречно с второй секцией и согласно с первой, служит для компенсации ЭДС,20 наведенной во второй секции в исходном (полностью выведенном) положенки подвижного сердечника (1 1.

Недостатком данного датчика является сложность схемного и конструктивного выполнения, увеличиваю" щие его стоимость.

Наиболее близким к предлагаемому является индуктивный преобразователь линейных перемещений, содержащий стаканообраэный магнитопровод с отверстием в донышке, размещенную внутри магнитопровода катушку индчктивности подключенную к источнику питания, и установленный с воэможностью перемещения вдоль оси катушки ферромагнитный якорь (2 3, Катушка индуктивности состоит из двух идентично выполненных и соединенных встречно секций, которые включаются, например, в разные пле- 49 чи мостовой схемы, благодаря чему обеспечивается частичная компенсация нелинейности выходной характеристики преобразования, которая имеет квадратичный характер и повы- 45 шение чувствительности преобразова», т еля.

Однако известная компенсация нелинейности обеспечивается достаточ- . но точно только при строго симметрич- о ном исходном (нулевом) положении якоря относительно дифференциально соединенных секций катушки преобразователя", а также при выполнении достаточно жестких требований к точности изготовления этих секций, однородности материала магнитопровода и якоря при минимальных зазорах. Минимизация зазоров в свою очередь приводит к значительному- увеличению случайной составляющей погрешности 6О измерений, что понижает точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измеряемых перемещений путем линеариэации 65 характеристики преобразования индуктинного преобразователя и уменьшения случайных погрешностей.

Поставленная цель достигается тем, что в индуктивном преобразователе линейных перемещениЯ, содержащем ста-; каиообраэный магиитопровод с отверстием в донышке, размещенную внутри магнитопрсвода катушку индуктивности, подключенную к источнику питаний, и установленный с воэможностью перемещения вдоль оси катушки ферромагнитный якорь, катушка индуктивности разделена на две секции, одна из которых с числом витков, превышаю" щим число витков в другой секции на

10-20%, предназначена для съема выходного сигнала, а другая секция — для компенсации нелинейности характеристики преобразования, компенсационная секция размещена на длине, равной максимальному диапазону измеряемых перемещений, а воздушный зазо) между стенкой отверстия в донышке магнитопровода и якорем установлен поминимуму изменения индуктивности секций катушки от поперечного смещения якоря.

На чертеже схематично представлен предлагаемый преобразователь, продольный разрез.

Преобразователь содержит магнитопровод 1, выполненный в виде стакана с отверстием в донышке, подпружиненный ферромагнитный якорь 2 и катушку индуктивности, состоящую из двух секций: секции 3 для съема выходного сигнала, к которой подключена измерительная схема (не показа на), и компенсационной секции 4, предназначенной для компенсации нелинейности характеристики преобразования ° Обе секции расположены соосно, причем длина компенсационной секции устанавливается равной максимальному диапазону измеряемых перемещений. Электрически зти секции соединены согласно последовательно, а число витков в них отличается на 10-20%.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении. ферромагнитного якоря 2 изменяется индуктивность секций 3 и 4 катушки индуктивности преобразователя вследствие того, что изменяется площадь поверхности якоря, в которую входят (выходят) магнитные силовые линии. При этом индуктивность секций 3 и 4 катушки преобразователя изменяется по нелинейному (практически квадратичному) закону, что обусловлено изменением числа витков, пронизываемых магнитным потоком, проходящим через якорь 2, Компенсационная секция 4, число витков в которой на

10-20% меньше числа витков в секции

1052841

10 де eкю

0 1 О

Составитель С.Скрыпник

Редактор Н.Ковалева Техред В.Далекорей

Корректор А.Ильин

Заказ 8842/34 Тираж 602

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 для съема выходного сигнала, позволяет осуществить коррекцию этой нелинейности эа счет изменения взаимоиндукции между этими секциями, величина которой суммируется с нндукцией секциф 3 для съема выход ного сигнала.< Это приводит к линеаризации эквивалентной индуктивности преобразовать.я, что обуславливает линейное изменение модуля выходного иапряжения, снимаемого с секции 3, в зависимости от осевого перемещения якоря.2.

Необходимое соотношение витков

,сьемиой и компенсационной секции 3 ,и 4 катушки индуктивности определяется выражением

GoР, ас. !

СО число витков компенсационной и съемной секции 4 и 3, катушки преобразователя соответственно;

25 начальная магнитная проводнмость и индуктивность съемной секции в нулевом положении якоря

R — магнитное сопротивлед нне воздушного эаэора между стенкой отверстия в донышке магнитопровода 1 и якорем 2.

Величина воздушного зазора устанавливается по минимуму изменения индуктивности секций катушки преобразователя от поперечного смещения а „ якоря согласно условию, отар,г

0.ф. куда следует, что Я=- -, где С вЂ” коэффициен- пропорциональности

Благодаря более точной коррекции нелинейности во всем диапазоне измеряемых перемещений и уменьшению случайных погрешностей в результате оптимизации величины воздушного эаэора повышается точность измерений н расширяется диапазон измеряемых перемещений.