Функциональный индуктивный преобразователь перемещений

Союз СоветскикСоциапксткческкеРеспубпкк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 937992(5М. Кл. (э 01 В 7/00 с присоединением заявкн-Ъсударстеенеый комитет СССР во делам изобретенн н отерытн(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕ РЕ МЕ(ЦЕ НИЙ1Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и получения заданной функциональной зависимости между измеренным сигналом и5 перемещение м. Известны функциональные преобразователи с подвижными плоскими функциональными обмотками, размещенными в зазоренеподвижного магнитопровода 11 ),Не достатки таких преобразователей - сложность изготовления, ограниченный диапазон перемещений и малая чувствительность, обусловленные тем, что при больших зазорах в магнитной цепи увеличиваются потоки рассеивания, снижающие точность воспроизведения заданной функциональной зависимости.Наиболее близким техническим решени-щ 0 ем к изобретению является функциональный индуктивный преобразователь перемешений, содержаший ферромагнитные якорь и сердечник с полюсами и размешенные иа сердечнике последовательно соединенныекатушки индуктивности, Якорь имеет постоянное поперечное сечение, так что приего линейном или угловом перемещенииотносительно полюсов сердечника обеспечивается получение заданной функциональной зависимости, например линейной, чтообусловлено соответствуюшим изменениемплощади взаимного перекрытия полюсовсердечника и якоря преобразователя 2).Недостатком этого преобразователяявляются ограниченные функциональныевозможности и точность, так как он позволяет воспроизводить только линейнуюзависимость между его выходным сигналом и входным перемещением.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышениеточности воспроизведения заданной функциональной зависимости,Поставленная цель достигается тем,что в функциональном индуктивном преобразователе перемещений; содержащем ферромагнитные якорь и сердечник с полы:а93 О нии на наи ом се де ав о попеХ отринойнкцио го концоз Мфальная расст оянирменьшей шиэапанная фумость;воздушны зависи Х)й зазор меж ка и поверхн люса ми яко серде ря, м; О, мад - магнитная проницаемость воздушного зазора, Гн(м;Ь - высота полюса сердечника, м; 5 Ю - РУщ - круговая частота напряжения питания преобразователя, рад(с- сумф/ - суммарное число витков катушекиндуин Оуктивности- ма- магнитное сопротивление материалаСтала сердечника и якоря, Л.вит(ВК;- суммарное активное сопротивле- Р,- сумние катушек и материала сердечника и якоря преобразователя Ом,дечНа фиг. 1 представлен схематичноЗля тогофункциональный преобразователь, видспереди; на фиг, 2 - то же, вид сверлу. ходе преобрафункциональный преобразователь со ( Х ) пс попержит выполненные из ферромагнитногозаданного миматериала профилированный по поперечному сечению якорь 1 и неподвижный сердечник 2 с полюсами. Якорь 1 отделен от Ьповерхности полюсов сердечника 2 воздушным зазором Д . На полюсах сердечника 2 размещены каркасы 3 из электроизоляционного пи амагнитного материала с катушками 4 инпуктивности, соединеЫыми последовательно согласно иподключенными к измерительной схеме 5,К выходу измерительной схемы попклю 50чен показывающий прибор 6.н ние материря, А, вит( работа ми и размещенные на серпечнике последовательно соединенные катушки инцуктивносщ, якорь установлен с зазором отиосительно поверхности полюсов сердечника,составляющим 0,05-0,1 от высоты полюса сердечника в направлении измеряемого перемещения, и выполнен с переменной шириной у и его поперечном сечении,изменяющейся в соответствии с формулой Преобразователь перемещенийлепующим образом,При перемещении якоря 1 относительно поверхности полюсов сердечника 2 изменяется площадь 5( Х ) взаимного перекрытия якоря 1 и полюсов сердечника 2, вследствие чего изменяется реактив 7992 4 ное сопротивление катушек 4 индуктивцости.Изменение реактивного сопротивле-ния, а следовательно, и изменение выходного сигнала преобразователя, соответствующее заданной функциональной зависимости 1 ( х ), определяется профилем поперечного сечения якоря, т.е. его ширинойв поперечном сечении, которая устанавливается соотношениемИ 4 11 ж) - К ф.,ц ЪааМ,(х)- где У - ширина якоря в его поперечном сечении на расстоянии Х 15 от его конца с наименьшей шиРиной Уо 1 м ф (у)- заданная функциональная зависимость о - воздушный зазор межпу полюсами сердечника и поверхностью кор 3 гнитная проницаемость возного зазора, Гн(м; сота полюса сердечника, м; говая частота напряжения пиия преобразователя, рад(сэ . марное число витков катушекктивности;гнитное сопротивлесердечника и яко Юе марное активное сопротивие катушек и материала серника и якоря преобразоватеОм, , чтобы воспроизвести на выэователя заданную функцию грешностью, не превышающей нимального значения Ь, выса шихтованного ферромагдечника 2 должна бытьС гпе - максимальное значениедХ пф производной функции назаданном участке ее воспроизве дени я.Е аг даря этому любыедругие эначеия производной на этом участке заданной функциональной зависимости (Х )е могут дать методическую ошибку восроизведения, превышающую Ь,При этом величина воздушного зазора д выбирается в диапазоне 0,05-0,1. от высотыполюса. Магнитное сопроивление воздушного зазора на несколькоорядков превышает магнитное сопротив5 937992 6 ление ферромагнитных участков сердечни- носительно поверхности полюсов сеоаечка и якоря преобразователя, по которым ника, составляющим 0,05-0,1 ри высо- замыкается магнитный поток, создавае- ты полюса сердечника в направлении иэмый катушками 4 индуктивности, вследст- меряемого перемещения, и выполнен с вие чего нестабильность магнитныхпеременной шириной у в его поперечном свойств материала сердечника и якоря сечении, изменяющейся в соответствии с преобразователя практически не влияют на формулойточность воспроизведения функции( Х ).Кроме того, потеря чувствительности м 4 1( )(ХУ - Й преобразования оказывается не очень бо О 3=3 +Олысой, благодаря ограничению величины ФоЬ.иф -ст ИИ) К 3 воздушного зазора Р сверху.Для того, чтобы заданная функциональная зависимость(Х ) была полностью воспроизведена в соответствую зщем диапазоне перемещений якоря 1, необходимо, чтобы ширина С полюса сердечника 2 удовлетворяла условию ОХ -УО 20 Таким образам, благодаря соответствукицему профилированию поперечного сечения по размеру , обеспечивается невоспроиэведение на выходе преобразователя практически любой функциональной зависимости 1( Х) с заданной точностью. 30 Формула изобретения функциональный индуктивный преобразователь перемещений, содержащий ферромагнитные якорь и сердечник с полюса-ми и размещенные на сердечнике последовательно соединенные каткшки инруктивности, от ли чающийс ятем,что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности воспро-щ изведения заданной функциональной зави симости, якорь установлен с зазором отгде У - ширина якоря в его поперечномсечении на расстоянии Х от егоконца с наименьшей шириной1 офо ЭЯХ) - заданная функциональная зависимостьд - воздушный зазор межцу полюсами сердечника и поверхностью якоря, м;Л - магнитная проницаемость воэцушн ого зазора, Гн(м;- высота полюса сердечника, м;щ - круговая частота напряженияпитания преобразователя, раЫс;Ф - суммарное число витков катушек индуктивности;- магнитное сопротивление материала сердечника и якоря,А,вит/В 0;суммарное активное сопротивление катушек и материаласердечника и якоря преобразователя, Ом,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 188328, кл. 9 08 С 9/00, 1965.2. Агейкин Д, И, Датчики контроля ирегулирования. М., фМашиностроениеф,1965, с, 114 (прототип).одписн ое по дел 113035, М