Бесконтактный дифференциально-трансформаторный датчик

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 353129 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваМ. Кл. б 01 Ь 7/02 Ме 1457661/25-28) явлено ЗО.Ч 1,197присоединением вки Ъ ПриоритетОпубликовано 29.1 Х.1972. Бюллетень29Дата опубликоваотия описания 26.Х 11.1972 Комитет по делам аобретеиий и открыт при Совете Министре СССРК 537.717(088.8 Авторизобретени В. И, Середенин ител ОНТАКТНЫЙРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК ЛЬН ДИФФЕРЕ Изобретение относится,к области измерительной техники и может быть использовано для измерения относительных перемещений.Известны бесконтактные дифференциально-трансформаторные датчики перемещений, содержащие корпус в виде цилиндрического стакана, жестко закрепленный в торцовой плоскости корпуса сердечник с обмотками возбуждения и измерения и расположенный коаксиально обмоткам экран. Однако такие датчики имеют невысокую точность измерения вследствие зависимости сигнала датчика от температуры окружающей среды.В отличие от известных в предлагаемом датчике сердечник выполнен составным из последовательно соединенных магнитных и немагнитных элементов с различными коэффициентами линейного расширения.Это повышает точность измерения за счет исключения влияния температуры окружающей среды на выходной сигнал датчика.На чертеже представлен предлагаемый датчик.Он содержит корпус 1 с закрепленным в его торцовой плоскости сердечником 2, состоящим из 8 и немагнитных 4 элементов, с установленными на нем обмотками 5 возбуждения и измерительными обмотками б и 7, коаксиально которым расположен экран 8. Обмотки выполнены из нихрома Х 20 Н 80,изолированного кремнеземистой нитью КН, каждый блок обмотки пропитан кремнийорганическим цементирующим веществом В,Обмотки 5, б и 7, экран и сердечник за крыты крышкой 9, положение которой зафиксировано гайкой 10. С целью герметизации датчика, к корпусу датчика приварена крышка 11 с предохранительной трубой 12 для вывода проводов 18 датчика, изолиро ванных керамикой из окиси магния.При измерении перемещений детали, изготовленной из стали 20, магнитные элементы сердечника выполнены из стали ХВП, а не- магнитные - из сплава ЭИ, При измере нпи перемещений детали, изготовленной изстали ЭИ, магнитные элементы сердечника выполнены пз,стали ХВП, а немагнитные - из латуни ЛС, а при измерении перемещений детали, изготовленной из латуни 20 ЛС, магнитные элементы сердечника выполнены из стали Армко, а немагнитные - из стали Х 18 Н 9 Т.Датчик работает следующим образом.Магнитный поток Ф создаваемый первич ной обмоткой 5, индуцирует во вторичныхобмотках б и 7 э.д.с. Е, и Еф,являющиеся функциями измеряемого зазора 6 между торцовой плоскостью корпуса 1 и поверхностью детали, перемещение которой изме ряется, а также проницаемости 1 т металловсердечника и якоря, т, е. их можно представить в видеЕ= Е+ Е= ", (, РР,), (1) Е = Емс+Емя - У(, Рс,"я) Р)Одновременно поток Ф, наводит вихревые токи в металле сердечника и якоря, которые, в свою очередь, возбуждают магнитные потоки, индуктирующие на вторичных обмотках датчика э.д.с. Е, и Е"сдвинутые по фазе па 180 относительно э.д.с. Еи Е", Эти э,д.с. являются функциями зазора 6 и удельного сопротивления р металлов сердечника и якоря. Их можно представить в виде:Еь - Еьс + Еья: р 1 (" Рсэ ря)1 ( )Еь =-Еьс+Еья = рд(1 Рсз Рзв) (4) Результирующая э.д,с. на выходе датчикаЛЕ = (Е, - Еь) - (Е. - Еь ). (5)С изменением температуры датчика изменяются р и р его материалов, Возрастание с температурой, величины р ведет к увеличению ЛЕ. Возрастание с температурой р сердечника способствует увеличению ЬЕ, и возрастание р якоря - снижает величину ЛЕ,В результате изменения перечисленных характеристик металлических деталей датчика результирующий сигнал ЛЕ, при высокой температуре всегда больше величины ЛГ, полученной при комнатной температуре, т. е. можно записать:ЬЕ, = (Ем - Еы) - (Ем - Еы), (6)Разность выражений (5) и (6) при неизменном зазоре б=сопз 1 будет характеризовать температурную зависимость сигнала датчикаЛЕ - ЛЕ 1 ЛЕ =(Ря Рс Ь ос) (7)Изменение рс ы рс ведет к возрастанию ЛЛЕ Влияние и исключается применением сердечника, составленного из последователь ности ферромагнитных и немагнитных элементов. При этом стабилизируется величина основного магнитного потока. Влияние вихревых токов в сердечнике на величину сиг нала можно выразить какЬЛЕ,С -- Еьс - Еьс 1Сердечник зафиксирован в нижней торцовой плоскости катушки. При нагреве оп расширяется вверх, Положение его магнитных и немагнитных участков относительно вторичных обмоток 11" и К", изменяется с изменением температуры. Вследствие этого при различных температурах на вторичных об мотках наводятся э.д.с., зависящие от положения сердечника. Соотношение между Есс и Е", в (8) выбрано таким, что ЛЛЕМ имеет отрицательный знак.Изменение р ведет к увеличению, а изме нение рк уменьшению Ф 1ЛЬЕ,Я . - (Емя 1 - Еья 1) - (Емя 1 - Еья ) (9) Обычно влияние рпреобладает, и ЛЛЕы25 в (9) имеет положительный знак.Из этого следует, чтоЛЬЕс - ЛЛ 1 я(10) вследствие чего выходной сигнал датчика пе30 зависит от температуры. Предмет изобретения35 1, Бесконтактный дифференциально-трансформаторный датчик перемещений, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, жестко закрепленный в торцовой плоскости корпуса сердечник с обмотками возбуждения 40 и измерения и расположенный коаксиальнообмотка и экран, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, сердечник выполнен составным из последовательно соединенных магнитных и немагнит ных элементов с различными коэффициентами линейного расширения,Корректор А. Васильева Редактор Н. Воликова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 4425/11 Изд, Мо 1461 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5