Индуктивный датчик

Индуктивный датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Соеетскик

Соцмалнстмческкк

Республик

< >794567

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 02.0 1. 79 (21) 2706325/18 21 с присоединением заявки М (23) П риоритет

Опубликовано 07.01.81. Бюллетень Ю 1

Дата опубликования описания 10.01.81 (5! )М. Кл.

Q 01 33/00

1Ъоударотееиный комитет

СССР

IIo делом изобретений и открытий (53) УДК 621.317.. 44(088.8) (72) Авторы изобретения

Э. И. Арш и Н. И. Твераоступ

Днепропетровский ораенв Трудового Красного

Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (71) Заявитель (54) ИНЙУКТИВН ЫЙ ДАТЧИК

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 маг3 нетитовых руl1.

Известен аатчик с осесимметричным полем, выполненный на половине броневото го сердечника 11. При осевой симметрии поле рассеяния такого автчика сконцентрировано только с одной стороны. Это позволяет повысить чувствительность датчика к магнитной проницаемости среды, т.к. последняя 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 значительно увеличивают погрешность измерений.

И вестен также индуктивный датчик, содержащий обмотку инауктииности в виде соленоиаа, намотанного нв ферритовом стержне, и ферритовый, концентратор, охватывающий катушку ипауктивности и расположенный соосно с ферритовым стержнем. Магнитное поле датчика обладает осевой симметрией, поле рассеяния концентрируется в зоне рабочих торцов сгержня и концентратора (2).

Такой датчик пригоден аля работы со средами, у которых радиус кривизны значительно больше диаметра концентратора. Если радиус кривизны соизмерим с размерами концентратора, ro при контакте датчика с поверхностью контролируемой среды возникают зазоры, существенно увеличивающие погрешность измерений.

С целью повышения точности в индуктивном датчике, содержащем обмотку индуктивности, расположенную нв ферритовом стержневом мвгнитопроводе, и концентратор поля, ферритовый стержневой магнитопровод закреплен с возможностью

4567 ф том оказанного, суммарну я индуктивность датчика у Ц. +1 - И, (1) и

Обмотка 3 включена последовательно и встречно обмоткам 8 - 10. Магнитный поток обмотки 3 направлен навстречу потоку, созданному обмотками8-10.

Через потоки рассеяния обмотка 3 взаимодействует с обмотками 8-10. С уче

3 79 возвратно-поступательного движения,. а концентратор поля выполнен в виде ферритовой шайбы, перпендикулярно плоскости которой по окружности на. равном расстоянии друг от друга расположены три ферритовых стержня, на каждом иэ которых расположена обмотка индуктивносги.

При этом все обмотки индуктивности соединены между собой последовательно, На фиг. 1 изображен индуктивный датчик (в разрезе A-А); на фиг. 2 — вид датчика со стороны рабочих торцов.

Индуктивный датчик содержит центральный ферритовый стержневой магнитопровод 1, подпружиненный пружиной 2, обмотку индуктивности 3, концентратор магННгНого ноля, содержащий ферритовую шайбу 4, три ферритовых стержня 5-7 с гремя обмотками индуктивность 8 — 10, стопорное кольцо 11. Обмотки индуктивности 8 — 10 соединены между собой последовательно и согласно, поэтому их магнитные потоки всегда замыкаются на ферритовый стержневой магнитопровод 1. Обмотка 3 включена последовательно и встречно обмоткам 8-10. Ферритовый стержневой магнитопровод 1 может перемешаться возвратно-поступательно под действием пружины 2 до положения, ограничиваемого стонорным кольцом Il.

В исходном состоянии при отсутствии в поле датчика контролируемой среды, благодаря последовательному и согласному включению обмоток 8-10 между собой их магнитные потоки замыкаются через ферритовый стержневой магнитопровод 1. Например, для обмотки 8 магнитный поток замыкается по цепи: стержень 5, шайба 4, магнитопровод 1, стержень 5. Магнитные потоки or обмотки

9 (10) также замыкаются по своим цепям, соответственно, через стержни

6(7); шайбу .4, магнитопровод i. Сум» марное магнитное поле в пространстве около торцов датчика, созданное такой конструкцией, обладает осевой симметрией относительно оси магнитопровода 1.

Шайба 4 и стержни 5-7 играют роль кснцентратора поля и позволяют локализовать его в ближайшей зоне датчика, уменьшая величину поля рассеяния. гае к, 11 — инауктивности обмотки концентратора и обмотки стержневого магнитопровода соотвеrственно; нааимнан иннуктианссть (КМ К

10 коэффициент взаимоиндукции).

Формулу (1) можно переписать с учеroM числа витков и магнитных сопротнвлений отдельных обмоток.

g=?р — + — -ROD % чЦ(2)

15 — ЗК 2И M К МНЧК где Ф/К, Af - число витков обмотки концентратора и обмотки магнитопровоаа соответственно;

20 К, у — магнитные сопротивления обмоток соответственно.

Если к торцам стержней 5 — 7 датчика приложить контролируемую среду, то в зависимости от рельефа ее поверхности магнитопровоа 1 переместится, однако все четыре торца стержней датчика будут контактировать с поверхностью среды, и зазор будет отсутствовать. На результаты измерений рельеф контролируемой поверхности не оказывает влияния, так как контакт с поверхностью осушествляется только в отдельных точках.

При контроле сред датчиком перемешение магнитопровода 1 изменяет магнитное

Ç5 сопротивление обмотки 3, что может быть источником погрешности измерений. Погрешность может быть сведена к минимуму при условии сй. (М„-О

Определим условие минимальной погрешности. d L %+ dN — -2 — =

J% Rñß„ ф

- -+- 2кО > < — =-о;

ЯЧ 1

"м 1ГКК ф=Кб wt i

5. й„

Я р„ЗДесь Ц Ц РЦ Ъ" КУ К 1с где 6<, и — средняя длина силовой линии в магнитопроводе и стержне концентратора;

10 формула изобретения

Индуктивный датчик, содержащий об- 20 мотку индуктивности, расположенную на

5 7945 -к Лк - магнитная проницаемость ц - к магнитопровода и концентратора; б „б — площадь сечения . магнитоМ! провода и стержня концентратора.

Выбирая )4 =P б =6 . можно ааИ К1 и к, Фикд Ье (3)

Фк К

Таким образом, выбирая соотноШвние. между числом витков обмотки Э и обмоток S — 10 согласно (3); можно исключить влияние перемещения магнитопро 15 да 1 на результаты измерений.

67 б ферритовом стержневом магнитопроводе, и концентратор поля о. т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью повышения точности, ферритовый . стержневой магнитопровод закреплен с возможностью возвратно-поступательного движения, а концентратор поля выполнен в виде ферритовой шайбы, перпендикулярно цлоскости которой по окружности на равном расстоя% нии друг or друга расположены три ферpHroBblx стержня, на каждом из которых расположена обмотка индуктивности, при этом все обмотки индуктивиости соединены между собой последовательно.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Кифер И. И. и др. Йефектоскопия, 1968, % 6, crp. 19.

2. Йубицкий Л. Г. Радиотехнические методы контроля изделий. М., "Машгиз

1963, с. 296-297 (прототип).

Фабиан ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг. 2