Преобразователь линейных перемещений
н11765642
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220278 (21) 2583337/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет
Опубликовано 230980. Бюллетень № 35
Дата опубликования описания 230980 (51)М. Кл.з
G 01 В 7/00
G 0l В 7/10
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531, 717. 55 (088. 8) (72) Авторы изобретения
M.A,Óðàêñååâ, С.В.Чигвинцев и Л.П.Тептин (71) Заявитель
Уфимский нефтяной институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ
ПЕРЕМЕЩЕНИИ
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для преобразования механических перемещений в электрический сигнал в сис темах регулирования и управления, а также в различных информационно-измерительных и преобразовательных устройствах.
Известны преобразователи линейных перемещений,.содержащие обмотку возбуждения и подвижную измерительную обмотку l1) .
Недостатками этих устройств являются сложность конструкции, техноло- 15 гии изготовления и недостаточная надежность и точность.
Наиболее близким к предлагаемому преобразователю по технической сущности и достигаемому результату яв- 20 ляется преобразователь линейных перемещений, содержащий измерительную обмотку, подвижный полый шток и обмотку воз буждения, выполненную в виде проводника с внутренней цилиндрической полостью, внутри которой установлен шток с размещенной на нем измерительной обмоткой и сердечником. При этом трубчатый проводник имеет треугольный вырез (2) .
Основными недостатками этого преобразователя являются значительная нелинейность характеристики преобразования, которая обусловлена непостоянной плотностью тока по длине треугольного выреза и краевыми эффек.тами (полями выпучивания),а также отсутствие перехода модуля .выходной
ЭДС через нуль и инвертирования ее фазы на рабочем участке характеристики преобразования.
Целью изобретения является повышение линейности и расширения функциональных воэможностей преобразователя .
Это достигается тем, что в устройстве внутренняя цилиндрическая полость выполнена так, что ее ось пересекает ось проводника.
На фиг, l представлено устройство, общий вид; на фиг. 2. графически. показана зависимость напряженности магнитного поля в поперечном сечении проводника по диаметру от расстояния от центра сечения; на фиг.3 — зависимость напряженности поля в полости по ее оси и характеристика преобразования, Преобразователь линейных перемещений содержит трубчатый проводник
765642
1 для ой g и Радиусом r, В поло и 2: расположена измерительная катушка 3 с сердечником 4 на подвижном полом штоке 5. К трубчатому проводнику 1 подводится переменный ток 3. Ось Х трубчатого проводника 1 и ось A внутренней цилиндрической полости 2 пересекаются под углом (= 45 и лежат в плоскости ХУ, причем начало координат ХУ совпадает с точкой пересечения осей полости и трубчатого проводника.
Преобразователь работает следующим образом, При протекании тока по трубчатому цилиндрическому проводнику в проводнике в полости и вокруг проводника возникает магнитное поле. Зависимость напряженности Н магнитного поля в поперечном сечении проводника по диаметру описывается уравнением
Н=
Н- 2у„ М (<)
Ъ где У вЂ” расстояние от центра сечения.
Эта зависимость графически представлена на фиг.2 прямой б в осях НУ.
Из уравнения 1 и из зависимости
Р представленной графически на фиг.2, видно, что для полученной линейной характеристики преобразования необходимо перемеща ть чувс твительный элемент преобразователя по прямой, лежащей в плоскости Ху. Чтобы внутренняя полость не оказывала влияния на плотность тока в трубчатом проводнике, она пересекает тело проводника в диагональном направлении.
Перемещения по осям У и A связаны следующей э ав исимос тью
У = а и 1 ((г) где JJ — перемещение по оси у; а — перемещение по оси A.
Подставив в выражение (i) уравнение (2), получим
Н = 2, „ и а (3)
Из данного уравнения видно, что напряженность поля по оси полости изменяется линейно от перемещения.
Эта зависимость представлена на фиг, 3 прямой 7 в осях HA
Действующее значение трансформаторной ЭДС, наводимой в измерительной катушке с сердечником, определяется по формуле
Е = A,ôñ ÄÓН где f —; W — число витков катушки; S — площадь поперечного сечения сердечника катушки; «Ф— магнитная проницаемость сердечника.
С учетом выражения (3) выходная
ЭДС измерительной катушки будет представлена уравнением
Согласно уравнению (5) чувс твительность преобразователя можно регулировать путем изменения модуля тока и
его частоть) (в процессе эксплуатации)
I а при изготовлении — выборсм числа и ков катушки, материала сердечника, площади поперечного сечения сердечника и угла между осями полости и проводник а.
Щ Обозначив 0 " WS> 27;,, " " ) (6)
i получим Е=К а (7)
Графически уравнение (7) представлено на фиг.З прямой в осях ЕА
Таким образом, применение предлагаемого устройства дает возможность повысить линейность преобразования и расширить функциональные возможности преобразования за счет перехода модуля выходной ЭДС через нуль и инвертирования ее фазы.
Формула изобретения
Преобразователь линейных перемещений, содержащий измерительную обмотку, подвижный полый шток и обмотку возбуждения, выполненную в виде
4() проводника с внутренней цилиндрической полостью, внутри которой установлен шток с размещенной на нем измерительной обмоткой и сердечником,отличающийся тем, что, с целью повышения линейности и расширения функциональных возможностей преобразователя, внутренняя цилиндрическая полость выполнена так, что ее ось пересекает ось проводни50
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1, Зарипов N. Ф. Преобразователи с распределенными параметрами. N., Энергия, 1969,. с.51, 2. Авторское свидетельство СССР
Р 460431, кл. 6 01 В /у10, 1972 (прототип) .
765642
Со тавитель C,Ñêðûïíèê
Редактор Е,ПолионоВа Тс хред О. Легеэа
Корректор М.Демчик
Заказ 6492/38 Тираж 801 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР пз делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул,Проектная, 4
