Устройство для измерения угловых перемещений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 600386 Со 1 оз Советских Социалистических Республик22) Заявлено 25,05.76 ( 359373/25-2 рисоединением заявки Государственнын комитет Совета Министров СССР 53) УД юллетень12 9 08 делам изобретен н открытийта опубликования описания 13.04.78) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕР ПЕРЕМЕЩЕНИЙУГЛОВЫХ Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться в системах автоматического контроля угловых перемещений.Известны устройства, основанные на преоб разовании углового перемещения в частоту с промежуточным па 11 аметром в виде индукции магнитного поля 1 и 21.В качестве чувствительного элемента в таких устройствах используется высокочувстви тельный измеритель индукции магнитного поля с частотным выходом, например протоннопрецессионный датчик, что позволяет измерять угловые перемещения с высокой точностью. 15Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, содержащее входной вал, корпус, магнитную систему, состоящую из неподвижной части, жестко соединенной с корпусом, и подвижной части, жестко соединенной с валом, и частотный преобразователь индукции магнитного поля 3.Неподвижная и подвижная части магнигной системы в простейшем варианте могут быть выполнены, например, в виде колец Гельмгольца, по которым протекает постоянный ток неизменной величины.Частотный преобразователь индукции магнитного поля размещен внутри магнитной 3 О 23) Приоритет 3) Опубликовано 30,03,7 1системы. Частота сигнала на выходе преобразователя 11 ропорционалыа и 11 ду кцип ма- нитного поля в его зоне, а индукция суммарного магнитного поля подвижной и неподвижной частей магн 1 пной системы пропорциональна углу поворота входного вала устройства.Нсдостатком устройств, использующих частотный преобразователь магнитной индукции протонно-прецессионного типа, является относительно малое быстродействие, связанное с циклическим характером работы протоннопрецессионного датчика (каждому циклу измерения предшествует поляризация рабочего вещества) .Цель изобретения - повышение оперативности измерения.Для этого предлагаемое устройство снабжено редуктором, входной вал которого жестко соединен с входным валом устройстьа, корпус жестко соединен с неподвижной частью магнитной системы, выходной вал - с частотным преобразователем, а частотный преобразователь выполнен в виде квантового самогенерирующего датчика.Использование редуктора позволяет сохранить неизменным угол между суммарным магнитным полем, создаваемым магнитнои систеъОЙ, 11 геокетрическо 11 Осью ать 1 ка при повороте входного вала устройства. Этим обеспечивается постоянная ориентация датчп 000380ка в магнитном поле, чго позволяет использовать в качестве частотного преобразователя самогснерирующеи квантовыи датчик и тем самым повысить оперативность измерения угловых перемещений, сохранив высокую точность измерения, присущую прототипу.1-1 а чертеже представлена схема устройства.Внутри корпуса 1, являющегося одновременно магнитным экраном, расположены неподвижная часть 2 магнптнои системы, жестко соединенная с корпусом, и подвижная пасть 3 магнитной системы, жестко соединсипая с входным валом 4 устройства, задающим угловое перемещение к, С неподвижной частью 2 магнитной системы жестко соединен корпус редуктора Й, входпой вал б которого соединен с входным валом 4 устроиства, а выходной вал 7 - с кьаптовым самогеперпрующим датчиком 8,Ы исходном положении устройства подвижная 3 и неподвижная 2 части магнитной системы взаимно ориентированы так, что индукция суммарного магнитного поля, создаваемого магнитной системой за счет протекания по ес обмоткам постоянного тока, имеет некоторое начальное значение. При этом квантовый датчик 8 занимает такое положение, что его геометрическая ось образует оптимальньш угол (около 45) с направлением вектора индукции, чем обеспечивается наилучшее качество сигнала на выходе датчика.При повороте входного вала устройства на некоторый угол изменяется взаимное положение подвижной 3 и неподвижной 2 частей магнитной системы, в результате чего меняются величина и направление вектора суммарной индукции в зоне датчика, приращения которых функционально связаны с углом поворота входного вала 4,Угловое положение вектора индукции изменяется на величину сс. В частном случае, например при равенстве индукций, создаваемых подвижной и неподвижной частями магнитной системы (а этот случай наиболее благоприятен с точки зрения угловой чувствительности устройства) коэффициент пропор 1циональности К= - .2При коэффициенте редукции редуктора 5, численно равном К, геометрическая ось датчика 8 изменяет свое угловое положение на угол Ка, поэтому угол меяду нею и вектором суммарной индукции магнитного поля сохраняется неизменным.В результате поворота входного вала модуль вектора индукции в зоне квантового датчика получает приращение, Это приводит ксоответствующему приращенгно частоты навыходе квантового датчика 8,Сохранение неизменной ориентации датчика в суммарном магнитном поле исключает10 погрешность измерения, связанную с ориентационными сдвигами частоты выходного сигнала, поэтому приращение частоты связанофункциональной зависимостью лишь с угловым перемещением входного вала. Вместе с15 тем использование в качестве частотного преобразователя магнитной индукции квантовогосамогенерирующего датчика позволяет повысить оперативность преобразования угловыхперемещений за счет исключения затрат врс 20 мени на поляризацию рабочего вещества илиперестройку преобразователя на поддиапазо.ны угловых перемещений. Это сохраняет работоспособность и точность прототипа,Формула изобретенияУстройство для измерения угловых перемещений, содержащее входной вал, корпус,30 магнитную систему, состоящую из неподвижной части, жестко соединенной с корпусом, иподвижной части, жестко соединенной с валом, и частотный преобразователь индукциимагнитного поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,35 с целью повышения оперативности измерения, оно снабжено редуктором, входной валкоторого жестко соединен с входным валомустройства, корпус жестко соединен с неподвижной частью магнитной системы, выходной40 вал - с частотным преобразователем, а частотный преобразователь выполнен в видеквантового самогенерирующего датчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе45 1. Авторское свидетельство СССР197295,кл. б 08 С 9/04, 1965.2, Кудрявцев В. Б. и др. Прецизионные частотные преобразователи автоматизированныхсистем контроля и управления, М Энергия: ,50 1974, с. 110, 111,3. Авторское свидетельство СССР223623,кл. 6 08 С 9/00, 1967.Составитель А, КуликовРедактор О, Юркова Техред Н, Рыбкина Корректор Н. Федорова писно Р типография, пр. Сапунова, 2 аказ 407/4 Изд. М 353НПО Государственного копо делам изо113035, Москва, Ж Тираж 892итета Совета Министроветеций и открытий5, Раушская наб., д. 4/