Бесконтактный дифференциально-трансформаторный датчик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

353129

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Хе

М. Кл. G 01Ь 7/02

Заявлено ЗО.Ч1.1970 (№ 1457661/25-28) с присоединением заявки Ае

Приоритет

Опубликовано 291Х.1972. Бюл7crokIb Мс 29

Дата о публиковастия описания 26.Х11.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 537.717(088 8) Автор изобретения

В. И. Середенин

Заявитель

БЕСКОНТАКТНЫЙ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК

Изобретение относится,к области измерительной техники и может быть использовано для измерения относительных перемещений.

Известны бесконтактные дифференциально-трансформаторные датчики перемещений, содержащие корпус в виде цилиндрического стакана, жестко закрепленный в торцовой плоскости корпуса сердечник с обмотками возбуждения и измерения и расположенный коаксиально обмоткам экран. Однако такие датчики имеют невысокую точность измерения вследствие зависимости сигнала датчика от температуры окружающей среды.

В отличие or известных в предлагаемом датчике сердечник выполнен составным из последовательно соединенных магнитных и немагнитных элементов с различными коэффициентами линейного расширения.

Это повышает точность измерения за счет исключения влияния температуры окружающей среды на выходной сигнал датчика.

На чертеже представлен предлагаемый датчик.

Он содержит корпус 1 с закрепленным в его торцовой плоскости сердечником 2, состоящим из 8 и немагнитных 4 элементов, с установленными на нем обмотками 5 возбуждения и измерительными обмотками б и

7, коаксиально которым расположен экран 8.

Обмотки выполнены из нихрома Х20Н80, изолированного кремнеземистой нитью КН-11, каждый блок обмотки пропитан кремнийорганическим цементирующим веществом В-58.

Обмотки 5, б и 7, экран и сердечник закрыты крышкой 9, положение которой зафиксировано гайкой 10. С целью герметизации датчика, к корпусу датчика приварена крышка 11 с предохранительной трубой 12 для вывода проводов 18 датчика, изолиро10 ванных керамикой из окиси магния.

При измерении перемещений детали, изготовленной из стали 20, магнитные элементы сердечника выполнены из стали ХВП, а немагнитные — из сплава ЭИ-607. При измере15 нпи перемещений детали, изготовленной из стали ЭИ-415, магнитные элементы сердечника выполнены пз,стали ХВП, а немагнитные — из латуни ЛС-59, а при измерении перемещений детали, изготовленной из латуни

20 ЛС-59, магнитные элементы сердечника выполнены из стали Армко, а немагнитные— из стали Х18Н9Т.

Датчик работает следующим образом.

Магнитный поток Фс, создаваемый первич25 ной обмоткой 5, индуцирует во вторичных обмотках б и 7 э. д.с. Е „, и Е".„являющиеся функциями измеряемого зазора б между торцовой плоскостью корпуса 1 и поверхностью детали, перемещение которой изме30 ряется, а также проницаемости р металлов

353129 сердечника и якоря, т. е. их можно представить в виде

Е„= Е„, + Е,„= -., (, i c, ð,), (1)

Е» = Емс + Е»я — — 2 (» с>,"я) ()

Одновременно поток Фо на водит вихревые токи в металле сердечника и якоря, которые, в свою очередь, возбуждают магнитные потоки, инду ктирующие на вторичных обмотках датчика э.д. с. Е, и Е"„сдвинутые по фазе па 180 относительно э.д.с. Е „и Е"„.

Эти э. д. с. являются функциями зазора 6 и удельного сопротивления р металлов сердечника и якоря. Их можно представить в виде:

Е„= El +Еь, — р, (:, р„р,), (3)

Еь - Ebñ +Еь. — — tP (<, P„Pя) (4)

Результирующая э.д. с. на выходе датчика

hE = (Е„, — Еь) — (ń— E„). (5)

С изменением температуры датчика изменяются р и р его материалов. Возрастание с температурой, величины р ведет к увеличению ЛЕ. Возрастание с температурой р сердечника способствует увеличению ЛЕ, и возрастание р якоря — снижает величину ЛЕ.

В результате изменения перечисленных характеристик металлических деталей датчика результирующий сигнал АЕ< при высокой температуре всегда больше величины

АЕ, полученной при комнатной температуре, т. е. можно записать:

ЬЕ, = (EÄi — Еь,) — (Е,„(— Ebi). (6)

Разность выражений (5) и (6) при неизменном зазоре 6=сопз1 будет характеризовать температурную зависимость сигнала датчика Et = Et — Е = (,>я >с p>t pc) (7)

Изменение рс >и р, ведет к возрастанию

ЛЛЕь Влияние п,с исключается применением сердечника, составленного из последовательности ферромагнитных и не магнитных элементов. При этом стабилизируется величина основного магнитного потока. Влияние вихревых токов в сердечнике на величину сиг5 нала можно выразить как

I Etc Ei>ct E bet °

Сердечник зафиксирован в нижней торцовой плоскости катушки. При нагреве оп расширяется вверх. Положение его магнитных и немагнитных участков относительно вторичных обмоток 11 " и W" изменяется с изменением температуры. Вследствие этого при различных температурах на вторичных об15 мотках наводятся э.д.с., зависящие от положения сердечника. Соотношение между Е,« и Е",„< в (8) выбрано таким, что ААЕ<с имеет отрицательный знак.

Изменение р„ведет к увеличению, а изменение р„к уменьшению

I 1

AAEtя =- (EÄÄi — Еья1) — (Е1>я< — Еья> ) ° (9) Обычно влияние р„преобладает, и AAEt, 25 в (9) имеет положительный знак.

Из этого следует, что Е с — Е1я (10) вследствие чего выходной сигнал датчика пе

30 зависит от тем пературы.

Предмет изобретения

35 1. Бесконтактный дифференциально-трансформаторный датчик перемещений, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, жестко закрепленный в торцовой плоскости корпуса сердечник с обмотками возбуждения

40 и измерения и расположенный коаксиально обмотка и экран, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, сердечник выполнен составным из последовательно соединенных магнитных и немагнитных элементов с различными коэффициентами линейного расширения.

ЗБЗ129

Составитель P. Старцева

Техред Т. Курилко

Корректор А. Васильева

Редактор Н. Воликова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 4425/11 Изд. № 1461 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5