Индуктивный преобразователь линейных перемещений

(5 В 0 01 В 7/О ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОСУДАРСТНЕННЦО ДЕЛАМ ИЗОБ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ чт ИДЕТЕПЬ АВТОРСКОМ фе и.25-2 ОО 4 ь(71) Центральное конструкторскоебюро Госстандарта СССР(54)(57) ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащийстаканообразный магнитопровод с отверстием в донышке, размещеннуювнутри магнитопровода катушку индуктввмости; подключенную к источникунаФааия, и установленный с воэможностью перемещения вдоль оси катушки ферромагнитный якорь, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и расширениядиапазона измеряемых перемещений, катушка индуктивности разделена надве секции, одна из которых с числомвитков, превышающим число витков вдругой секции на 10-20, предназначена для съема выходного сигнала,другая секция - для компенсации нелинейности характеристики преобразования, компенсационная секция размещена на длине, равной максимальномудиапазону измеряемых перемещений, авоздушный зазор между стенкой отверстия в донышке магнитопровода иякорем установлен по минимумуиэменения индуктивности секций катушки отпоперечного смещения якоря.Изобретение относится к контрольно измерительной технике и можетбыть испольэонано для точных измерений линейных перемещений в различных отраслях народного хозяйства,например для измерения размеров нмашиностроении или деформаций припрочностных испытаниях.Иэнестен индуктивный датчик перемещений, содержащий подвижный сердечник и дне соосно расположенные 10основные и одну дополнительную (компенсационную) секцию катушки индук-.тивности, Источник питания подключен череэ резистор к одной иэ основых секций, а измерительная схема -1ко всем трем секциям, соединеннымпоследовательно к реэистору, Дополнительная секция, включеннаявстречно с нторой секцией и согласнос первой, служит для компенсации ЭДС,20наведенной во второй секции в исходном (полностью выведенном) положенки поднижного сердечника 1 1 3.Недостатком данного датчика является сложность схемного и конструктинного ныполнения, увеличиваю"щие его стоимость.Наиболее близким к предлагаемому является индуктивный преобразователь линейных перемещений, содержащий стаканообраэный магнитопроводс отверстием в донышке, размещенную внутри магнитопровода катушку индуктивности, подключенную к источнику питания, и установленный с воэможностью перемещения вдоль оси катушки ферромагнитный якорь ).2 3,Катушка индуктивности состоитиз двух идентично выполненных и сое"диненных встречно секций, которыевключаются, например, в разные пле Очи мостовой схемы, благодаря чемуобеспечивается частичная компенсация нелинейности выходной характеристики преобразования, котораяимеет квадратичный характер и повышение чувствительности преобразона,т еля.Однако известная компенсация нелинейности обеспечивается достаточно точно только при строго симметрич" оном исходном (нулевом) положенииякоря относительно дифференциальносоединенных секций катушки преобразователя", а также при выполнениидостаточно жестких требований к точности изготовления этих секций, однородности материала магнитопроводаи якоря при минимальных зазорах. Минимизация зазоров н свою очередьприводит к значительному. увеличениюслучайной составляющей погрешности 6 Оизмерений, что понижает точность измерения.Цель изобретения - повышение точ"ности и расширение диапазона измеряемых перемещений путем линеариэации 65 характеристики преобразования индуктинного преобразователя и уменьшенияслучайных погрешностей.Поставленная цель достигается тем,что в индуктивном преобразователелинейных перемещениЯ, содержащем ста-,каиообраэный магнитопровод с отверстием в донышке, размещенную внутримагнитопрсвода катушку индуктивности, подключенную к источнику питаний, и установленный с воэможностьюперемещения вдоль оси катушки ферромагнитный якорь, катушка индуктивности разделена на две секции, однаиз которых с числом витков, превышаю"щим число витков в другой секции на10-20, предназначена для съема выходного сигнала, а другая секция -для компенсации нелинейности характеристики преобразования, компенсационная секция размещена на длине,равной максимальному диапазону измеряемых перемещений, а воздушныйзазо 1 р между стенкой отверстия в донышке магнитопровода и якорем установлен поминимуму изменения индуктивности секций катушки от поперечногосмещения 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 икатушку индуктивиости, состоящуюиз двух секций: секции 3 для съемавыходного сигнала, к которой подключена измерительная схема (не показа.фна), и компенсационной секции 4,предназначенной для компенсациинелинейности характеристики преобразованияОбе секции расположены соосно, причем длина компенсационной секции устанавливается равной максимальному диапазону измеряемых перемещений. Электрически зтисекции соединены согласно последовательно, а число витков в них отличается на 10-20,Преобразователь работает следующим образом,При перемещении. ферромагнитногоякоря 2 изменяется индуктивностьсекций 3 и 4 катушки индуктивностипреобразователя вследствие того,что изменяется площадь поверхностиякоря, н которую входят (выходят)магнитные силовые линии. При этоминдуктивность секций 3 и 4 катушкипреобразователя изменяется по нелинейному (практически квадратичному) закону, что обусловлено изменением числа витков, пронизываемых магнитным потоком, проходящимчерез якорь 2, Компенсационная секция 4, число витков в которой на10-20 меньше числа витков в секции1052841 10 йде М, % О 1 фО Составитель С.СкрыпникРедактор 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, Раушская наб., д. 4/5Подписное филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 для съема выходного сигнала, позволяет осуществить коррекцию этойнелинейности эа счет изменения взаимоиндукции между этими секциями,величина которой суммируется с нндукцией секциф 3 для съема выходного сигнала.Это приводит к линеаризации эквивалентной индуктивностипреобразовать я, что обуславливаетлинейное изменение модуля выходногоиапряжения, снимаемого с секции 3,в зависимости от осевого перемещения якоря.2,Необходимое соотношение витков,м 4 катушки индуктивности определяется выражением о. фсСОчисло витков компенсационной и съемной секции 4 и 3, катушки преобразователя соответственно;25 начальная магнитная проводнмость и индуктивность съемной секции внулевом положении якоря 1Р - магнитное сопротивлед"нне воздушного эаэорамежду стенкой отверстия в донышке магнитопровода 1 и якорем 2,Величина воздушного зазора устанавливается по минимуму изменения индуктивности секций катушки преобразователя от поперечного смещенияа 1якоря согласно условию , отав 1,фО,фкуда следует, что 3:-,где С - коэффициен- пропорциональ"ности 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,