Трехкоординатный преобразователь относительного перемещения двух объектов

ЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Самарский авиационный институт им. акад, С. П. Королева(72) А. И, Меркулов, В. И. Католиков, А. Б. Евстигнеев, В. Н, Нестеров и В. С, Вонилин (56) Авторское свидетельство СССР М 1024821, кл. 0 01 В 7/14, 1982.Авторское свидетельство СССР М 1193 Иг, к., О 01 В 7/00, 1983.(54) ТРЕХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДВУХ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение точности контроля перемещений трехкоординатного преобразователя относительного перемещения двух объектов при обеспечении его миниатюризации. Преобразователь содержит электропроводный корпус 1, предназначеннцй для связи с одним из объектов, в пазах на трех смежных стенках которого размещены чувствительные элементы, выполненные в виде катушек индуктивности, намотанных на плоских магнитопроводах.Имеется также трехгранный опорный уголок 13, предназначенный для связи с вторым объектом и выполненнцй из того же материала, что и корпус 1, Грани уголка 13 параллельны стенкам корпуса и отделены от них воздушными зазорами. величины которых измеряются с помощью соответствующего чувствительного элемента, Выходные сигналы каждого из чувствительных элементов сравниваются с сигналом компвнсационного элемента; размещенного в полости корпуса. В зазорах между корпусом 1 и гранями опорного уголка 13 размещены опорные пластины. имеющие заданные размеры и закрепленные с зазорами относительно соответствующих граней этого уголка Благодаря этому обеспечивается минимизация мешающего влияния граней опорного уголка на показания соответствующего чувствительного элемента, 4 ил,А 43Изобретение относится к средствам электромагнитного контроля неэлектрических величин по сигналам, полученным от взаимодействия электро- проводящих иэделий сложной формы с электромагнитными полями, например для контроля в труднодоступных зонах с изменяющейся температурой взаимных линейных перемещений двух объектов по трем ортогональным осям коордийат,Известен электромагнитный преобразователь, содержащий корпус из высокоэлектропроводящего немагнитного 10 материала, в пазу которого установлена ка-.тушка индуктивности, намотанная на срер ней части пластинчатого магнитопровода длиной 1 м так,что ее ось параллельна рабочей грани корпуса Однако при контроле линейных компо 20 нент пространственных перемещений по трем ортогональным осям координат необходима трудоемкая установка трех преобразователей перпендикулярно друг другу, Для снижения погрешностей от изменения температуры нужна дифференциальная схема 25 измерения, и, как следствие, в зоне контроля необходймо установить дополнительный компенсационный преобразователь, что затрудняет реализацию жесткой системы простран ственной . ориентации преобразователей в труднодоступной зонеконтроля,Известен преобразователь перемещений. содержащий корпус из проводящего немагнитного материала в виде прямоугольного параллелепипеда квадратного сечения с размером сторон квадрата 1,8 1 м, на рабочих гранях которого выполнены три па-. за глубиной м для размещения обмоточныхузлов на Н-образных магнитопроводах с 40 длиной перемычки 1 м, Преобразователь работает совместно с трехгранным опорным взаимного влияния компонен перемещений.Целью изобретения является повышение точности контроля перемещений при уголком, выполненным из материала корпуса преобразователя.Для снижения обьема и массы преобра зователя необходимо размеры стороны квадратного сечения корпуса приближать к величине 1 м. Однако при этом приходится уменьшать размеры трех пазов,что приво- дит к ухудшению симметрии электромагнит О ного поля в рабочей и компенсационной зонах и увеличению температурной погрешности. Кроме того, усиливается влияние боковых граней опорного уголка на электромагнитное поле преобразователя, % что приводит к увеличению погрешности от обесгечении миниатюризации преобразователя,Это достигается тем, что корпус, предназначенный для связи с одним из объектов и выполненный из электропроводного не- магнитного материала в виде прямоугольного параллелепипеда квадратного сечения, имеет внутреннюю полость и пазы :на своих трех смежных стенках. Каждый из трех чувствительных элементов выполнен в виде катушки индуктивности, намотанной на магнитопроводе, и размещен в соответствующем пазу. Опорный трехгранный уголок, предназначенный для связи с вторым объектом, выполнен из того же материала, что и корпус. В полости корпуса размещена компенсационная катушка индуктивности. Магнитопроводы всех катушек индуктивности динаковы и выполнены в виде пластин длиной 1 м. Параллельно соответствующим граням опорного уголка внутри уголка при. креплены три опорные пластины, выполненные из того же материала, что и корпус. . Размеры опорных пластин выбраны.из условия 1/1 м=2, Ь/1 м=1,5 и б/1 м=0,1, где 1. Ь и б - длина, ширина и толщина этих пластин. Края пластин удалены от соответствующих граней опорного уголка на расстояния 1 у/1 м=0,4, Ьу/1 м=-0,75 и бу/1 м=0,5, а внутренняя полость корпуса имеет объем 1 м .Малый объем корпуса преобразователя . позволяет повысить его помехоустойчивость, поскольку температурные поля имеют малый градиент в зоне расположения катушек индуктивности. Установка опорныхпластин на грани опорного уголка позволяет при миниатюрном корпусе преобразователя снизить погрешности от взаимного влияния компонент пространственных пе-.ремещений,На фиг, 1 изображен преобразователь без опорного уголка: на фиг. 2 - разрез А-А. на фиг. 1 (с опорным уголком и опорными пластинами); на фиг, 3 - чувствительный, элемент (ЧЭ); на фиг. 4 - схема электрического соединения катушек,Преобразовательсодержит корпус 1, предназначенный для связи с одним из объектов (не показан) и выполненный из электропроводного материала в виде прямоугольного параллелепипеда квадратного сечения размером 1 1 1 м. На рабочих смежных стенках корпуса 1 выполнены пазы 2-4, имеющие взаимно ортогональное положение Длина, ширина и высота этих пазов равны соответствующим размерам 1 м, Ьм, ы бм ЧЗ 6-7, уложенных в эти пазы. Каждый ЧЭ (фиг. 3) содержит пластючатый магиитопровод 8, нв средней части которого мйжбтаиа катушка 9 индуктивностя, Полекаждого ЧЭ трехмерное и действует по тремортогональным направлениям Х, у, Е. Например, ЧЭ 5(фиг. 3) направление т - измеряемая компонента перемещений, а Х и 2 -направления, по которцм сказывается мешающее влияние перемещений соседнихметаллических пластин.Внутри корпуса 1 выполнена полость 10объемом 1 м, На одной из граней полости 10выполнен паз 11 с размерами 1 м, Ьм и бмдля установки в нем компенсационного ЧЭ12, выполненного идентично измерительным ЧЭ,Параллельно граням трехгранногоопорного уголка 13, предназначенного длясвязи с вторым объектом (не показан) и выполненного из того же материала, что и корпус, прикреплены три одинаковые опорныепластины 14, 15 и 16 (не показаны) с размерами 1, Ь, б, выполненные также из материала корпуса и удаленные на на расстояния1 у, Ьу и бу от граней опорного уголка 13. Этипластины ориентированы по направлениюпластин магнитопроводэ соответствующихЧЗКонцы катушек ЧЭ 5-7 подключены ксоответствующим клеммам коммутатора 17,с помощью которого осуществляется поочередное подключение рабочих катушек ксимметричному выходу высокочастотногогенератора 18. Выходное напряжение Оуснимает".я со средней точки соединения рабочих и компенсационного ЧЭ и гюдаетсяна блок 19 выборки-храненля сигналов преобразователя пространственных перемещений,Преобразователь работает следующимобразом,Корпус 1 закреплен на одном из объектов и расположен с заданным зазором безопасности внутри трехгранного опорногоуголка 13 с опорными пластинами 14 - 16,закрепленного на другом объекте.Использование корпуса 1 с размеромстороны сечения, равным 1,1 1 м, и внутренним пазом объемом 1 м позволяет снизитьзмассу корпуса 1 и уменьшить обратное влияние преобразователя на динамическиесвойства исследуемого объекта, Одновре. менно улучшается симметрия электромагнитного поля в рабочей и компенсационной .зонах, что уменьшает температурную нестабильность.выходных напряжений 0 х, Оу, 0,так как при максимальных контролируемыхзазорах между корпусом 1 и опорными пластинами 14-16 параметры 1 и В ЧЭ 5-7равны параметрам компенсационного ЧЭ12. При этом 0 х, Оу и О преобразователяравны нулю. Корпус 1 преобразователя выполнен из электропроводного и теплопро водящего материала. Это обеспечивает повышенную точность контроля иэ-за малости градиента температуры между рабочими и компенсационным ЧЭ,Измерение компонент перемещений Ьх, Ьу и Ь реализовано последовательным сравнением параметров рабочих ЧЗ с компенсационным ЧЭ. Например, при первом такте работы коммутатора 17 сравниваются параметры ЧЭ 5 и 12, на втором ЧЭ 6 и 12,на третьем - ЧЗ 7 и 12, Если в системе корпус 1 преобразователя - опорный уголок 13 изменяется, например, зазор Ьу по координате У, то для ЧЗ 6 это воспринимается как изменение измеряемой компоненты Ьу а для ЧЭ 5 и 7- мешающей компоненты, что определяет появление погрешности от взаимного влияния компонент перемещений,Для снижения этой погрешности служат три опорные пластины 14-16 с размерами 1,20 Ь и б, установочные зазоры 1 у, Ьу и бу которых выбраны таким образом, чтобы при вариации мешавщих компонент перемещений приближение к соседней грани было скомпенсировано приближением к 25 краю опорных пластин.Размеры опорных пластин 14-16 выбраны из следующих сообоажений. 121 м из-за восьмеркообразной формы русла вихревых 30 токов диаметром, близким к 1 м, наведенных от влияния краевых опорных пластин, внешних по отношению к граням опорного уголка 35 13. Ь=1,5 1 м так как, например, для ЧЭ б влияние краевого эффекта по направлению Х больше, чем по направлению Е, б=0,11 м для исключения влияния крепежных элементов опорных пластин, Удаление крэее опорнь,х пластин от граней уголка 13 выбраны следующими. 1 у 0,4 11 . чтобы при Ьу=О по направлению Х край магнитопровода 8 на 0,11 не доходил до края пластин; бу=051 м. чтобы при Ьу=0 по направлению Х удалить край магнитопровода 8 от рабочей грани 45 опорного уголка 13 для получения равных измерений параметров катушек индуктивностей от влиянйя краевых и граневых эффектов для значительного снижения погрешности; Ьу=0,751 м, чтобы по координате Х соседние опорные пластины не попадали в зону действия поля рабочего ЧЭ.Формула изобретения Трехкоординатный преобразователь 50 относительного перемещения двух объектов, содержащий корпус, предназначенный для связи с одним из объектов и выполненнцй из электропроводного немагнитного материала в виде прямоугольного параллелепипеда квадратного сечения, имеющего, на рабочих гранях опорных пластин. Зто необходимо для исключения погрешностейвнутреннюю полость и пазы на своих трех смежных стенках, три чувствительных элемента, выполненных каждый в виде катушки : индуктивности, намотанной на магнитопро. воде, и размещенных в соответствующих пазах, и опорный трехгранный уголок, предназначенный для связи с вторым объектом и выполненный из того же материала, что и корпус, отл и ч а ю щи й с ятем, что, с целью повышенйя точности контроля перемещений при обеспечении миниатюризации преобразователя, он снабжен компенсационной ка.тушкой индуктивности, которая размещена в полости корпуса, и тремя опорными пластинами, которые выполненй из того же материала, что и корпус, и прикреплены параллельно соответствующим граням опорного уголка, магнитопроводц чувствительных 5 элементов выполнены в виде пластин длиной м, размеры опорных пластин выбраны иэ условия/м=2, Ь/м,5 и б/м=0,1, где , Ь и б - соответственно длина, ширина и толщина зтих пластин, края пластин удале ны от соответствующих граней опорногоуголка на расстояния у/ м=0,4, Ьу/м=0,75 и бу/м= =0,5, а внутренняя полость корпуса имеет,обьемм,1753247 ковецк Заказ 2757 . Тирак:. Лодди ное ВНЙМОИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Ыосква, Ж, Рауаскал наб., Мб Производственно-издатеьский аебинат "Г 1 атент", г. Ужгоро гарина, 101 11 х оставитель В.Кателиковехред М.Моргентал Корректор М.йароаи