Преобразователь линейных перемещений

".АТГ:М .ф;(Лй с,н 11765642 Союз Советских Социалистических Республик(51) М ) 3 С 01 В 7/00 С 01 В 7/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Уфимский нефтяной институт(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХПЕРЕМЕЩЕНИИ Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для преобразования механических перемещений в электрический сигнал в системах 5 регулирования и управления, а также в различных информационно-измерительных и преобразовательных устройствах.Известны преобразователи линейных перемещений,.содержащие обмотку возбуждения и подвижную измерительную обмотку (11.Недостатками этих устройств являются сложность конструкции, техноло гии изготовления и недостаточная надежность и точность.Наиболее близким к предлагаемому преобразователю по технической сущности и достигаемому результату яв ляется преобразователь линейных перемещений, содержащий измерительную обмотку, подвижный полый шток и обмотку возбуждения, выполненную в виде проводника с внутренней цилиндрической полостью, внутри которой установлен шток с размещенной на нем измерительной обмоткой и сердечником. При этом трубчатый проводник имеет треугольный вырез 21. Основными недостатками этого преобразователя являются значительнаянелинейность характеристики преобразования, которая обусловлена непостоянной плотностью тока по длинетреугольного выреза и краевыми эффектами (полями выпучивания),а такжеотсутствие перехода модуля .выходнойЭДС через нуль и инвертирования еефазы на рабочем участке характеристики преобразования.Целью изобретения является повышение линейности и расширения функциональных воэможностей преобразователя.Это достигается тем, что в устройстве внутренняя цилиндрическая полость выполнена так, что ее ось пересекает ось проводника.На фиг,1 представлено устройство,общий вид; на фиг. 2 графически показана зависимость напряженности магнитного поля в поперечном сечениипроводника по диаметру от расстоянияот центра сечения; на фиг.З - зависимость напряженности поля в полостипо ее оси и характеристика преобразования,Преобразователь линейных перемещений содержит трубчатый проводник1 длиной 8 и радиусом г, В полоси 2:расположена измерительная катушка 3с сердечником 4 на подвижном поломштоке 5. К трубчатому проводнику 1подводится переменный ток 3. Ось Хтрубчатого проводника 1 и ось А внутренней цилиндрической полости 2 пересекаются под угломо( = 45 и лежатв плоскости ХУ, причем начало координат ХУ совпадает с точкой пересечения осей полости и трубчатого проводника,Преобразователь работает следующим образом,При протекании тока по трубчатому цилиндрическому проводнику в проводнике в полости и вокруг проводника возникает магнитное поле. Зависимость напряженности Н магнитного поля в поперечном сечении проводникапо диаметру описывается уравнениемН== уд 2 (1)Ъгде У - расстояние от центра сечения.Эта зависимость графически представлена на фиг.2 прямой б в осях НУ.Из уравнения 1 и из зависимости представленной графически на фиг,2, видно, что для полученной линейной характеристики преобразования необходимо перемещать чувствительный элемент преобразователя по прямой, лежащей в плоскости ХУ. Чтобы внутренняя полость не оказывала влияния на плотность тока в трубчатом проводнике, она пересекает тело проводника в диагональном направлении.Перемещения по осям У и А связаны следующей зависимостьюУ= айфЫ, (Ц где- перемещение по оси у;а - перемещение по оси А.Подставив в выражение (1) уравнение (2), получимН= Мха 0)3Из данного уравнения видно, что напряженность поля по оси полостиизменяется линейно от перемещения.Эта зависимость представлена на фиг,3 прямой 7 в осях НА.Действующее значение трансформаторной ЭДС, наводимой в измерительной катушке с сердечником, определяется по формулеЕ - ДРНгде 2 - частота тока; И - число витков катушки; Я - площадь поперечного сечения сердечника катушки; Ф - магнитная проницаемость сердечника.С учетом выражения (3) выходнаяЭДС измерительной катушки будет представлена уравнениемСогласно уравнению (5) чувс твительность преобразователя можно регулировать путем изменения модуля тока и его частоть) (в процессе эксплуатации)Ра при изготовлении - выбором числаи ков катушки, материала сердечника,площади поперечного сечения сердечни- ка и угла между осями полости и проводник а.20 Обозначив ИИЕМЗУ ЯЖ 4 =К ) И)получим Е=К а (7)Графически уравнение (7) представлено на фиг.3 прямой 8 в осях ЕА,Таким образом, применение предлагаемого устройства дает возможностьповысить линейность преобразованияи расширить функциональные возможности преобразования за счет перехо- ЗО да модуля выходной ЭДС через нуль иинвертирования ее фазы.35Формула изобретенияПреобразователь линейных перемещений, содержащий измерительную обмотку, подвижный полый шток и обмотку возбуждения, выполненную в виде 4 О проводника с внутренней цилиндрической полостью, внутри которой установлен шток с размещенной на немизмерительной обмоткой и сердечником, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения линейностии расширени я функ циональных в озможностей преобразователя, внутренняяцилиндрическая полость выполнена так,что ее ось пересекает ось проводниИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Зарипов М, Ф. Преобразователис распределенными параметрами, МЭнергия, 1 96 9, с,51,2. Авторское свидетельство СССР9 460431, кл. 6 01 В //10, 1972 (прототип) .765842 итель С,Скрыпник О, Легеэа Ко ррек тор, М. Демчик Со" Полионойа Тхдакт раж 801дарственного комизобретений и оЖ-З 5, Раушскан б., д, 4/ иал ППП Патентф, г,ужгород, ул,Прэектн Заказ 649 Й/38 Т ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москв