Устройство для контроля многокомпонентных перемещений

Союз СоветскинСоциалистическихРеспублик ОП ИСАКИИ ц 896657ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 08 С 25/00С 01 В 7/00 ееударетекнныИ квинтет СССР аа делам нзобретекнй н открытнйДата опубликования описания 07. 01,82 А. И. Меркулов, А. С. Сердотецкийи В. Е. Шатерников 10. И. Стеблев(72) Авторы изобретения Фаменй"ва 7) Заявитель Куйбышевский ордена Трудового Красного 3 авиационный институт им.акад, С,П, Коро 1,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЬ ПЕРЕМЕ 1 ЦЕНИЙИзобретение относится к системам контроля перемещении посредством вихретоковых преобразователей перемещений в электричсский сигнал, а именно к устройствам для контроля многокомпонентных перемещений.Известно устройство для измерения продольных и угловых деформаций образца, содержащее корпус, установленные в нем преобразователи линейных деформаций, каждый из которых имеет катушку индуктивности и якорь, две тяги, концы которых закрепляются на базе измерения образца 11 .Указанное устройство имеет значительные габариты, вес, что ухудшает динамические качества системы контро.- ля продольных и угловых деформаций.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для преобразования перемещений, содержащее цилиндрическии магнитопровод и размещенный внутри него крестообразный сердечник с измерительными обмотками, снабженныйдвумя расположенными нормально кплоскости сердечника дополнительнымнстержнями, с установленными на нихобмотками возбуждения 21.Недостаток известного устройствасостоит в том, что оно контролируетлинейные перемещения только в двухвзаимно ортотональных плоскостях и нвпозволяет измерить угловые перемещения.Цель изобретения - одновременноеизмерение линейных и угловых перемещений двух объектов сложной формыотносительно друг друга по трем взат 5имно ортогональным осям, т.е. расширение диапазона работы устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для контролямногокомпонентных перемещений, содержащем дифференциальный вихретоко.вый преобразователь с обмоткой возбуждения высокой частоты и с измерительными обмотками, подключенными к896657 О усилителям с регулируемым коэффици ентом усиления, дифференциальный вих"ретоковый преобразователь вьпюлненв виде двух параллельно расположенных крестообразных сердечников, соединенных между собой магнитной перемычкой, на которой расположена обмотка возбуждения, каждый из крестообразных сердечников снабжен дополнительным стержневым сердечником,расположенным соосно с магнитнойперемычкой, на стержнях крестообразных сердечников размещены две группы по три встречно включенных измерительных обмоток, на дополнительных стержневых сердечниках размещены две встречно включенные измерительныеобмотки,На фиг. 1 схематично изображенопредлагаемое устройство; на фиг. 2расположение вихретокового преобразователя относительно рабочих плоскостей.Устройство для контроля многоком-.,понентных перемещений содержит дифференциальньи вихретоковый преобразователь 1фиг. 1), выполненный в виде магнитопровода из двух крестообразных сердечников со стержнями 2-5 и 6-9; на магнитной перемычке 10, соединяющей центры крестообразных сердечников, расположена обмотка 11 возбуждения, подключенная к генератору 12 напряжения высокой частоты. Соосно перемычке 10 расположены дополнительные стержневые сердечники 13 и 14 с размещенными на них встречно включенными измерительными обмотками 15 и 16, разностное напряжениеО с которых поступает на усилитель17. Измерительная обмотка 18 на стерж" не 8 включена встречно как с обмоткой 19 на стержне 6, разностное напряжение 02 при этом постуйает на усилитель 20, так и с обмоткой 21 на стержне 4, разностное напряжение Орпри этом поступает на усилитель 22 с регулируемым напряжением О ко эффициентом усиленияАналогично обмотка 23 на стержне 9 включена встречно как с обмоткой 24 на стержне 7, разностное напряже ние О при этом поступает на усилитель 25, так и с обмоткой 26 на стержне 5, разностное напряжение 1)р при этом поступает на усилитель 27 с регулируемым напряжением 0 коэф" Фициентом усиления. Иагнитопровод 4преобразователя 1 закреплен в диэлектрической оправке 28, котораяжестко соединена с одним из объектов29, а на соседнем объекте 30 установлен прямоугольньи 1 уголок 31, выполненньи 1 из материала с высокой удельгной электрической проводностью иохватывающий магнитопровод.Сечение стержня магнитопроводаимеет квадратную форму, стороны которого равны ц . Основные характеристики определяются базовым размероВи - расстоянием между внешними гранями стержней 8 и 4 двух крестообраз.ных сердечников, Направление измерительных осей, по которым определяютлинейные перемещения: У совпадает сосью перемычки 10, 2 х - параллель- .ны осям стержней сердечников и расположены на расстоянии У от внешнихграней стержней 8 и 9 с опорными измерительными обмотками,Для устранения взаимного влиянияканалов Х, У, 2 друг иа друга до величины допустимой погрешности используются конструктивные меры,Измерительные обмотки 15,16,18,19,21,23,24 и 26 расположены на концах стержней 4-9, 13 и 14 и их длина не превышает половины стержня,что обеспечивает их высокий коэффициент связи с полем вихревых токоврядом лежащего участка проводящегопрямоугольного уголка. Длина стержнясоставляет половину от длины магнит"1ной перемычки. Поэтому наличие шунти"рующей магнитной проводимости междувнутренними:боковыми гранями стержней магнитопровода для магнитногопотока обмотки 11 возбуждения позво-,ляет снизить до допустимой величинывзаимное влияние ортогональных компонентов перемещения на перераспределение возбуждающего потока по координатам Х, У, 2. Это позволяет колучить достаточное соотношение междучувствительностью к контролируемойкомпоненте перемещения и чувствитель"ностью к мешающим Факторам.Устройство работает следующим образом.Есливихретоковый преобразовательнаходится в воздухе, то при подаченапряжения высокой частоты на обмот "ку 11 возбуждения магнитный потокперемычки 10 равномерно распределя"ется по всем стержням магнитопроводаи проводит равные ЗДС в измерительных обмотках 15,16,18,19,21,23,24 и 15 20 25 3035 40 45 50 5589665 40 26, При этом ввиду встречного включения измерительных обмоток выходныеразностные напряжения равны нулю.Стержни 2,4,6,8 , и 3,5,7,9 кресттообразных сердечников совместно сперемычкой 10 представляют собойдве ортогональные Н-образные магнит-.ные цепи с обмоткой возбуждения,расположенной на общей перемычке 10,Использование трех встречно включенных измерительных обмоток, симметрич .но размещенных на стержнях Н-образной магнитной цепи, позволяет однов"ременно определять величины зазораи перекоса контролируемой поверхнос"ти преобразователя.Для указанного на фиг. 1 случаярасположения измерительных осей Х,У, 2 первая группа трех обмоток 18,19 и 21 на стержнях 8,6 и 4 Н-образной магнитной цепи, расположенной вполости У, О, 2, позволяет получитьнапряжения О и Ор, соответствующиевеличине изменений зазора Ь 2 и углаР взаимного поворота объектов 29 и30 вокруг оси Х. При нулевом значе"нии Р сближение преобразователя сконтролируемым объектом по оси 2приводит к одновременному и равномууменьшению наведенных ЭДС в обмотках18 и 2 на стержнях 8 и 4,тогда какнаведенная ЭДС в обмотке 19 на стержне 6 остается практически неизменной,В результате увеличивается О, а Оостается равным нулю.Увеличение угла Р 1 при постоянстве 4 2 вызывает соответствующее увеличение Ор. При этом О остаетсянеизменным в случае совпадения осиХ вращения объекта 30 с измерительной осью 2 преобразователя 1 (фиг.2).Для 10 0,(0,5 + 0,4 фувеличениеР вызывает увеличение зазора междуобмоткой 11 возбуждения и объектом30 - уголком 31, что приводит к ослаблению плотности вихревых токов вобъекте-уголке 31. Одновременноуменьшается зазор. между рабочим торцом стержня 8 с опорной обмоткой,поэтому наведенная ЭДС в этой обмотке остается постоянной,В этом случае выходные напряженияО и Оусоответствуют зазорам 4 2.и Ь 2(фиг. 2), а Ори Ор 1 - углам Р и Ру . Для устранения влияния Ь 2 на сигналы о величине углов .Р используется усилитель 22 с регулируемым напряжением О 2 коэффициентОмусиления.Р 7. бАналогично вторая группа измерительных обмоток 26,24 и 23 на стержнях 5,7,9 и 11 Н-образной магнитнойцепи, параллельной плоскости ОУ,позволяет получить выходные напряже 1ния О и Ор , соответствующие вели"чинам изменения зазорами Х и угла Рвзаимного поворота объектов 29 и 30вокруг оси 2,При уменьшении зазора ЬМ увеличи"вается напряжение 0, так как уменьдается наведенная ЭДС в обмотке 16на стержне 14, относительно постоянной ЭДС обмотки 15 на стержне 13., Устройство может быть использовано для контроля линейных и угловыхдеформаций, Простота изготовленияпредлагаемого преобразователя, а также устранение перекрестных наводокмежду измерительными катушками засчет указанного размещения на общеммагнитопроводе определяют целесооб"разность одновременного многокомпонентного контроля угловых и линейныхперемещений двух объектов относительно друг друга по трем взаимно ортогональным осям,Экономический эффект от использования предлагаемого технического решения обусловлен отмеченными вышеего техническими преимуществами. Формула изобретения Устройство для контроля многокомпонентных перемещений, содержащее дифференциальный.вихретоковый преооразователь с обмоткой возбуждения, подключенной к генератору напряжения высокой частоть и с измерительными обмотками, подключенными к усилителям с регулируемым коэффициентом усиления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона работы устройства, в нем дифференциальный викретоковый преобразователь выполнен в виде двух параллельно расположенных крестообразных сер дечников, соединенных между собой. магнитной перемычкой, на которой расположена обмотка возбуждения, кая 1- дый из крестообразных сердечников снабжен дополнительным стержневым сердечником, расположенным соосно с магнитной перемычкой, на стержнях крестообразных сердечников размещены две группы по три встречно включенных измерительных обмоток, на допол штельных стержневых сердечникахразмещены две встречно включенныеизмерительные обмотки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 896657 81, Авторское свидетельство СССРФ 482616, кл. С О В 7/16, 1973,2. Авторское свидетельство СССРР 522405, кл. С 01 В 7/00, 974прототип).Рыг алинончик Составитель Ваш Техвед Е. Хар В. Вутяг Тираж 638Государственного коделам изобретений иМосква ЖРаушс"П Ф аа Юфилиал Редактор В, Пет Заказ 11710/39 ВНИИПИ по 113035атент", г. Ужгор КоруектПодписиитета СССРоткрытийая наб. д. 4/5д,. ул. Проектная