Преобразователь перемещения во времяимпульсный сигнал

(22) Заявлено 04.07,73 (21) 1925597/18-25с присоединением заявки Ме(51) М. Кле б 01 Ч1/160 08 С9/04 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 21.07,78 72) Авторы изобретения) 1.,ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИВО ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛ Изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин, а иь енно к преобразователям механического и, ремещения в пропорциональный временной интервал между импульсами по стоянной а, литуды, и может быть применено в различ х областях техники, например в сейсмоприемнике для регистрации смещений почвы, вызванных сейсмическими волнами. 10Известны преобразователи перемещений в электрические сигналы, но, как правило, они преобразуют перемещение в амплитуду электрического сигнала, что не позволяет получить высокую точность измерения пере мещений.Измерительный преобразователь перемещений во временной интервал содержит насыщающийся магнитопровод из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, изме рительную обмотку, расположенную на магнитопроводе, подвижный и неподвижный постоянные магниты и два расположенных в зазоре магнитных экрана с окнами, один из которых приводится во враще ние с постоянной скоростью специальным электродвигателем 11, Недостатком этого преобразователя является сложность и подверженность износу вращающегося узла.Наиболее близким по технической сущно- з 0 сти к изобретению является преобразователь перемещений во время-импульсный сигнал, содержащий электрический генератор развертки, магнитопровод с обмотками и с управляющим элементом, соединенным через кинематический механизм с датчиком перемещения и компаратор 21, Компаратор выполнен в виде датчика Холла, расположенного в зазоре магнитопровода и подключенного к генератору развертки, В этом устройстве нет вращающихся узлов, но недостатками преобразователя являются нелинейность характеристики преобразователя и невысокая точность работы устройства из-за влияния ряда присущих датчикам Холла ошибок,Нелинейность преобразования обусловлена обратнопропорциональной зависимостью измененного временного интервала от индукции в зазоре магнитопровода, нелинейностью зависимости магнитной индукции в зазоре от напряженности приложенного магнитного поля, зависимостью сопротивления датчика и коэффициента Холла от изменяющейся магнитной индукции, Ошибки преобразователя связаны с зависимостью сопротивления и коэффициента Холла от температуры, наличием остаточного резистивного и термического напряжения и др.3Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что компаратор устройства выполнен в виде участка магнитопровода из сплава высокой магнитной проницаемости с длиной и сечением не менее чем на порядок меньшими длины и сечения остальной части магнитопровода, двух обмоток, размещенных на этом участке, и блокинг-генератора, причем одна из обмоток подключена к базовой (сеточной), а вторая - к коллекторной (анодной) цепям блокинг-генератора.При такой конструкции компаратора магнитное сопротивление участка малого сечения и длины оказывается выше магнитного сопротивления остальной части магнитной цепи и почти вся магнитодвижущая сила (МДС), действующая в цепи, прилагается к этому участку, а так как длина этого участка мала, в нем создается большая напряженность магнитного поля и весьма малое изменение МДС приводит к перемагничиванию участка малого сечения.При выходе участка малого сечения и длины из насыщения, в тысячи раз возрастает его магнитная проницаемость и, следовательно, коэффициент связи между обмотками блокинг-генератора, расположенными на этом участке, что обеспечивает высокую точность и стабильность временного положения выходного импульса. Выходной импульс генерируется во время взаимной компенсации одинаковых физических величин: МДС, создаваемой постоянным магнитом или электромагнитом и МДС, создаваемой током генератора развертки, - что обеспечивает высокую линейность преобразователя и уменьшает температурные погрешности.На чертеже схематически показан один из вариантов конструкции предлагаемого преобразователя.В воздушный зазор магнита или электромагнита 1 помещен подвижный узел преобразователя, связанный через кинематический механизм с датчиком перемещения,В подвижный узел входит держатель 2, прикрепленные к нему магнитопроводы 3 большого сечения, соединяющий их магнитопровод 4 малого сечения и размещенные на магнитопроводах обмотки 5 - 7. Обмотка 5 размещена на магнитопроводе 3 и подключена к генератору 8 пилообразного тока развертки.Обмотки 6 и 7 размещены на магнитопроводе 4 малого сечения и малой длины. Обмотка 6 подключена к базовой (сеточной), а обмотка 7 - к коллекторной (анодной) цепям бло кинг- генер атор а 9.Преобразователь работает следующим образом.При перемещении подвижного узла в неоднородном магнитном поле магнита 1 меняется МДС, приложенная к магнитопро 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 воду 4. Так как сечение магнитопровода 4 мало, его магнитное сопротивление больше сопротивления всей остальной части магнитной цепи и почти вся МДС, действующая в цепи, приложена к магнитопроводу 4. Эта МДС действует на малой длине магнитопровода 4 и создает большую напряженность магнитного поля, которая насыщает этот магнитопровод,МДС, возникающая за счет действия пилообразного тока развертки, протекающего в обмотке 5 в некоторый момент периода развертки, зависящий от положения подвижного узла в магнитном поле, компенсирует магнитодвижущую силу, действующую в магнитопроводе 4, магнитопровод выходит из насыщения, а затем входит в насыщение противоположной полярности (магнитная проницаемость магнитопровода 4 в насыщенном состоянии противоположной полярности). Магнитная проницаемость магнитопровода 4 в ненасыщенном состоянии во много тысяч раз больше его магнитной проницаемости в насыщенном состоянии. Коэффициент связи между обмотками 6 и 7 блокинг-генератора, расположенными на магнитопроводе 4, при выходе магнитопровода из насыщения также резко возрастает. Расчет работы блокинг-генератора выбран так, что условия его самовозбуждения выполняются только при ненасыщаемом магнитопроводе 4 и он генерирует выходной импульс в момент выхода магнитопровода 4 из насыщения.Обеспечение требуемого коэффициента преобразования осуществляется выбором сечения и магнитной проницаемости материала держателя 2, который может выполнять роль магнитного шунта. Возможны и другие варианты конструкции преобразователя. В то время как преобразователи с датчиками Холла в лучшем случае имеют погрешность порядка 1 (при испытании электрического аналога преобразователя), динамический диапазон предлагаемого преобразователя превышал 8 дб, что при линейном токе развертки соответствуют погрешности не более 0,01 от максимальной величины. Формула изобретения Преобразователь перемещения во время- импульсный сигнал, содержащий генератор развертки, магнитопровод с обмотками и с управляющим элементом, соединенным через кинематический механизм с датчиком перемещения и компаратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в нем компаратор выполнен в виде участка магнитопровода из сплава высокой магнитной проницаемости с длиной и сечением не менее617758 Составитель Л, СолодиловТехред Н. Рыбкина Корректор Л. Брахнина Редактор Н. Коляда Заказ 1468/16 Изд, Мо 566 Тираж 708 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 чем на порядок меньшими длины и сечения остальной части магнитопровода, двух обмоток, размещенных на этом участке, и блокинг-генератора, причем одна из обмоток подключена к базовой (сеточной), а другая - к коллекторной (анодной) цепям блокинг-генератора. 6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР476583, кл. Ст 08 С 9/04, 22.01,73.2. Авторское свидетельство СССР439009, кл. б 08 С 9/04, 13.03.73 (прототип).