Устройство для измерения линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Я 144 01 В 7 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДДТЕЛЬСТВУ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИаЮПРИ ГКНТ СССР(53) б 2317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 555344, кл. О О Р 3/42, 1977.Авторское свидетельство, СССР У 222200, кл, 0 О В 714, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯет ныл пеРеиеШений(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве первичного преобразователя в измерителях линейных перемещений, Цель изобретения - расшнрение диапазона и повышение точности измерений в условиях механической вибрации. Устройство для измерения линейных перемещений содержит источник переменного напряжения 5, П-образный магнитопровод 1 с расположенными на нем первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Обмотка 2 размещена на торцовой стороне магнитопровода 1, обмотка 3 - на одном иэ стержней магнитопровода 1. В устройство введены Ферромагнитный нлунжер 4 в виде двух соединенных перемычкой колец; охватывающих с зазором стержни магнитопровода, источник постоянного напряжения б, сумматор 7, Фильтр 8,избира" Ф тельный усилитель 9, индикатор 1 О скорости, индикатор 1 перемещения. 2 з.п. Ф-лы, 1 ил., 2 табл.Устройство работает следующим образом.Источники 5 и 6, подключенные через сумматор 7 к первичной обмотке 2, создают в магнитопроводе 1 магнитный поток в виде переменной и постоянной составляющих, Величина напряжений источников 5 и 6 выбирается такой, чтобы трансформатор, образованный обмотками 2 и 3, магнитопроводоми плунжером 4, работал в ненасыщенном режиме. Магнитный поток, создач ваемый обмоткой 2 в магнитопроводе 1, замыкается через ферромагнитный плунжер 4, поскольку магнитное сопротивление между концами стержней магнитопровода очень велико. Таким образом, в зависимости от величины перемещения Х плунжера 4, ЭДС от переменной составляющей потока наводится в той части обмотки 3, которая расположена между торцевой стороной магнитопровода 1 и плунжером 4, Следовательно, сигнал на частоте источника 5 переменного напряжения, усиленный избирательным усилителем 9, пропорционален величине перемещения Х плунжера 4, связанного с контролируемым объектом. Постоянная составляющая магии .:го потока, создаваемая Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве первичного преобразователя в измерителях линейных перемещений.Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности измерений в условиях механических вибраций.На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения линейных перемещений.Устройство содержит П-образный магнитопроводс первичной 2 и вторичной 3 обмотками, ферромагнитный плунжер 4 в виде двух соединенных перемычкой колец, охватывающих с зазором стержни магнитопровода, источник 5 переменного напряжения, источник 6 постоянного напряжения, сумматор 7, фильтр 8, вход которого подключен к выходу обмотки 3, избирательный усилитель 9, индикатор 10 скорости, вход которого, подключен к выходу фильтра 8, и индикатор. перемещения, вход которого подключен к выходу избирательного усилителя 95 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 источником 6 постоянного напряжения,создает магнитне поле, при этом число витков вторичной обмотки 3 пересекаемых этим магнитным полем, изменяется при перемещении плунжера 4,что вызывает появление на выходахобмотки 3 индуцированной ЭДС, величина которой пропорциональна скоростиперемещения плунжера 4, За счет того,что магнитная проводимость зазорамежду кольцами плунжера 4 и стержнями магнитопровода 1 много ниже магнитной проводимости стержней, величина магнитного тока не зависит от положения плунжера 4 относительно торцевой стороны магнитопровода,С помощью фильтра 8 из сигналаустраняется высокочастотная составляющая от источника 5 переменного напряжения, при этом сигнал с обмотки 3 усиливается и поступает на входиндикатора 10 скорости. Сигнал с выхода избирательного усилителя 9, который зависит только от перемещенияХ и не зависит от скорости, поступает на вход индикатора 11 напряжения.Конструктивно устройство выполнено таким образом, что отношение Нразности длины 1катушки 3 и суммыширины 1 к колец плунжера 4 и диапазона 0 перемещения ферромагнитногоплунжера,4 к разности внутреннегодиаметра й. колец и диаметра йстержней 1 расположены в пределах6-4бсср=с 14.-1 гЗависимость погрешности измерений с от отношения М показана в табл.1, иэ которой следует, что снижение отношения Л ниже Б=б приводит к недопустимому возрастанию погрешности измерений Е (Ез 0,6 Х), что объясняется выпучиванием силовых линий магнитного поля в зазоре, которые на краях неподвижных катушек 3 перестают захватывать витки,Увеличение М выше И=14 нецелесообразно в связи с тем, что при И=14 относительная погрешность Е станет .Е 40,1 Х, что соизмеримо с погрешностью блоков электронного преобразователя. Кроме того, неоправданно возрастают габариты устройства.Диаметры Й, колец ферромагнитного плунжера 4 и диаметры с 1. стержнейэ 144 магнитопровода 1 соотносятся между собой так, чтобы отношение М удвоенной амплитуды А радиальной вибрации ферромагнитного полунжера 4 к произведению разности между внутренним диаметром 61 колец ферромагнитного плунжера 4 и диаметром й стержней магнитопровода 1 на корень квадратный из заданной относительной погрешности измерениянаходилось в пределах 1,0+0,50,95 сМ 2 А с 1,05,(й,-й.,) Й где й,-й, =8 - удвоенная величина 2 д зазора Б= = УЕ В табл. 2 приведены отклонения к заданной погрешности от значений М, из которой следует, что отклонение М от 1 сужает диапазон изменения отношения К.Увеличение М более чем на 1,05 приводит к существенному увеличению погрешности измерений, Снижение М более чем на 0,95 снижает погрешность измерений радиальных вибраций, не уменьшает отношение сигнал/шум в связи с уменьшением магнитного потока вследствие уменьшения проводимости зазора и увеличивает поле рассеяния, приводящее к увеличению нелинейности на концах катушек или увеличению габаритов, Следовательно, оптимальное значение М лежит в пределах 0,95 сМс 1,05.формула изобретения1. Устройство для измерения линейных перемещений, соДержащее источник переменного напряжения,П-обраэЭныймагнитопровод,с расположенными на нем первичной и вторичной обмотка 16458 рых подключены к входам соответствен 30 но индикатора скорости и индикатора перемещения. 35 40 45 Та блица 5 О 5 20 25 ми, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения диапазона иповышения точности в условиях механической вибрации, в него введены,ферромагнитный плунжер в виде двухсоединенных перемычкой колец, охватывающих с зазором стержни П-образногго магнитопровода, источник постоянного напряжения, суматор, фильтр, избирательный усилитель, индикатор скорости, индикатор перемещения,. шину.нулевого потенциала, первичная обмотка размещена на торцовой сторонеП-образного магнитопровода, вторичная обмотка размещена на одном из стержней П-обраэногомагнитопровода,первыевыводы источника переменного напряже-.ния и источника постоянного напряженияподключены соответственно к первомуи второму входам сумматора, выходкоторого через первичную обмотку подключен к вторым выводам источникапеременного напряжения и Источникапостоянного напряжения, шина нулевого потенциала через вторичную обмотку подключена к входам фильтра и избирательного усилителя, выходы кото 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что отношение длины участка магнитопровода, занимаемого вторичной обмоткой за вычетом длины обоих колец плунжера, к величине зазора между кольцом и стержнем выбирается в диапазоне 6-14.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что величина зазора,выбирается равной отношению удвоенной амплитуды радиальной вибрации плунжера к корню квадратному из заданной относительной погрешности.446458 Т а б л и ц а 2 Оэ 9 Ов 95 еО ф 05 ь Отклонение Кзаданной погрешности О 8 О 9О 1, 1,2 Составитель В. Подолян Редактор Л. Гратилло Техред Л,Сердюкова Корректор Л, ПилипенкоПроизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 6737/45 Тираж 680 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5