CS205244B1

CS205244B1 - Linearized inductive differential scanner

Info

Publication number: CS205244B1
Application number: CS621779A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Mirsch; Miroslav Ruzicka
Original assignee: Miroslav Mirsch; Miroslav Ruzicka
Priority date: 1979-09-14
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1981-05-29

Description

Vynález se týká linearisovaného indukčního diferenciálního snímače.The invention relates to a linearized inductive differential sensor.

Indukční diferenciální snímače se užívají k snímání mechanických pohybů nebo veličin, jež lze snadno na pohyby převést. Pro další zpracování naměřených údajů nebo při spo- . lupráci více snímačů je vhodné, aby převodní charakteristika udávající vztah mezi mechanickým pohybem a elektrickou méronosnou veličinou byla lineární. Je známo více konstrukčních uspořádání, kterými je možno lineární oblast charakteristiky rozšířit. Provádí se to např. úpravou vinutí jeho cívek tak, že tato vinutí mají tvar komolého kužele nebo jsou stupňovitě uspořádána v oddělených komůrkách s počtem závitů narůstajících od středů k oběma okrajům snímače, nebo jsou vinutí ve směru podélné osy snímače odstupňována. Jinou možností je vhodné tvarování feromagnetických dílců tvořící součást magnetického obvodu indukčního diferenciálního snímače. Společnou nevýhodou všech známých řešení je značná výrobní náročnost úprav užívaných pro linearisaci charakteristiky, at již úpravy spočívají v tvarových úpravách vinutí nebo dílců magnetického obvodu. Další nevýhodou známých řešeni je značná obtížnost návrhu linearisačních úprav, at je prováděn výpočtem nebo empiricky, protože známé linearisační úpravy vedou k optimalisaci více parametrů.Inductive differential sensors are used to sense mechanical movements or quantities that can be easily converted into movements. For further processing of measured data or at It is advisable for the transducer to transmit more sensors that the conversion characteristic indicating the relation between mechanical motion and the electrical mercury variable be linear. Several design arrangements are known by which the linear range of the characteristic can be extended. This is done, for example, by adjusting the windings of its coils so that the windings are frustoconical in shape or are staggered in separate chambers with a number of turns increasing from the center to both edges of the sensor, or the windings are graduated in the longitudinal axis of the sensor. Another possibility is the suitable shaping of ferromagnetic components forming part of the magnetic circuit of the inductive differential sensor. A common disadvantage of all known solutions is the considerable manufacturing complexity of the adjustments used to linearize the characteristic, whether the adjustments consist in the shape adjustments of the windings or magnetic circuit components. Another disadvantage of the known solutions is the considerable difficulty of designing linearization adjustments, whether it is performed by calculation or empirically, since the known linearization adjustments lead to optimization of several parameters.

Uvedené nevýhody odstraňuje linearisovaný indukční diferenciální snímač skládající se z dvojice pevně umístěných snímacích cívek, -uložených vedle sebe na společné ose, v nichž se pohybuje vodicí trn pevně spojený se snímacím jádrem. Jeho podstata spočívá v tom, že ke každé z obou snímacích cívek je z vnějšku pevně přirazena samostatná kompensační cívka tak, že celá čtveřice cívek leží na společné ose, která je i osou vodícího trnu a také i snímacího jádra.These disadvantages are overcome by a linearized inductive differential sensor consisting of a pair of fixedly located sensor coils arranged side by side on a common axis in which the guide mandrel is fixedly connected to the sensor core. It is based on the fact that each of the two pick-up coils has a separate compensating coil attached from the outside so that the entire four coils lie on a common axis, which is also the axis of the guide mandrel and also of the pick-up core.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá v tom, že linearisace charakteristiky kompensačnímí cívkami je výrobně podstatně jednodušší než výroba tvarových nebo odstupňovaných vinutí i než tvarové úpravy dílců magnetického obvodu zvláště proto, že se obvykle jedná o dílce z nesnadno obrobitelných materiálů, např. feritů. Také optimalisace linearisačních úprav se provádí podstatně snáze, protože se jedná o nalezení nejvhodnější velikosti jednoho parametru - obvykle počtu závitů kompensačních cívek nebo vzdálenosti kompensačních cívek s pevným počtem závitů od civek snímacích.The progress achieved by the invention is that the linearization of the characteristic by the compensating coils is considerably simpler to manufacture than the production of shaped or graduated windings, as well as the shaping of magnetic circuit components, especially since they are usually made of difficult to machine materials such as ferrites. Also, optimization of linearization adjustments is made much easier, since it is about finding the most suitable size of one parameter - usually the number of coils of the compensation coils or the distance of the compensation coils with a fixed number of coils from the sensing coils.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn řez linearisovaným indukčním diferenciálním snímačem dle vynálezu.In the accompanying drawing, a cross-section of a linearized inductive differential sensor according to the invention is schematically shown.

Linearisovaný indukční diferenciální snímač se skládá z dvojice pevně umístěných snímacích cívek J, 2_, které jsou uloženy vedle sebe n% společné ose. V nioh se pohybuje vodicí trn 6. pevně spojený se snímacím jádrem J. Ke každé z obou snímacích cívek 1, 2 je z vnějšku přiřazena samostatná kompensační cívka J, a to k první snímací cívce J. první kompensační cívka 3 a k druhé snímací cívce 2 druhá kompensační cívka J. Celá čtveřice cívek leží na společné ose, kt^?á je i osou vodícího trnu a také i snímacího jádra J.The linearized inductive differential sensor consists of a pair of fixedly located sensor coils 12, which are arranged side by side on the% common axis. A guide mandrel 6 is rigidly connected to the sensor core J therein. Each of the two sensor coils 1, 2 is externally associated with a separate compensation coil J, to the first sensor coil J. the first compensation coil 3 and to the second sensor coil 2. the second coil J. The four coils lie on a common axis, which is also the axis of the guide mandrel and also of the sensing core J.

Při své činnosti spolupracuje linearisovaný indukční diferenciální snímač s vyhodnocovacím napájecím zařízením, jehož prostřednictvím se snímací cívky 1, 2, a také kompensační cívky J, 4. napájejí vhodně fázovaným střídavým proudem. Tím se ve všech čtyřech cívkách vytvoří střídavé magnetické pole, jehož změny vyhodnocuje vyhodnocovací zařízení.In operation, the linearized inductive differential transducer cooperates with an evaluation supply device through which the sensing coils 1, 2 as well as the compensating coils 1, 4 are fed by a suitably phased AC current. This creates an alternating magnetic field in all four coils, the changes of which are evaluated by the evaluation device.

Vlastní činnost linearisovaného indukčního diferenciálního snímače spočívá v tonij že se snímacím jádrem J, které je vyrobeno z materiálu ovlivňujícího střídavé magnetické pole, působí na magnetické pole vytvořené uvnitř snímacích cívek J., 2. Pokud je snímací jádro J ve středu mezi snímacími cívkami J. a 2, je ovlivnění magnetického pole cívky J a 2 shodné a vyhodnocovací zařízení vyhodnotí tento stav jako nulovou hodnotu posuvu. Při posuvu snímacího jádra jj ve směru osy snímacích cívek J, 2, který z vnějšího objektu přenáší na snímací jádro jj vodicí trn 6, dojde k většímu ovlivněni magnetického pole v jedné ze snímacích cívek J, 2 a vyhodnocovací zařízení vyhodnotí tento stav jako posuv z nulové hodnoty včetně příslušného znaménka.The actual operation of the linearized inductive differential transducer is based on the fact that the sensing core J, which is made of a material affecting the alternating magnetic field, acts on the magnetic field formed inside the sensing coils J., 2. If the sensing core J is centered between the sensing coils J. and 2, the influence of the magnetic field of the coil J and 2 is identical, and the evaluation device evaluates this state as a zero shift value. As the sensing core jj moves in the direction of the axis of the sensing coils J, 2, which transmits the guide mandrel 6 from the external object to the sensing core j, the magnetic field in one of the sensing coils J, 2 is greatly affected. zero values including the appropriate sign.

Pokud je magnetické pole uvnitř civek homogenní, platí lineární závislost mezi posuvem snímacího jádra jj., změnou magnetického pole ve snímacích cívkách J, 2 a signálem z výhod- . nocovacího zařízení. K porušení této lineární závislosti dochází, když se snímací jádro j> dostane do oblasti u vnějších okrajů snímacích cívek J, 2, protože v těchto oblastech dochází k rozptylu magnetického pole. Tento vliv konečné délky snímacích cívek J, 2 se v linearisovaném indukčním diferenciálním snímači omezuje kompensačními cívkami J, J ^místěnými u vnějších okrajů snímacích cívek J., 2. Magnetické pole kompensačních cívek J, J mé za úkol zesílit slábnoucí magnetické pole snímacích cívek J_, 2, a tím zajistit jeho homogenitu v podstatně větší části těchto cívek. Při optimálním nastavení této kompensace lze dosáhnout rozšíření lineární oblasti přenosové charakteristiky o 200 až 300 % proti ňekompensovanému snímači při zachování srovnatelných maximálních odchylek od přímkové závislosti.If the magnetic field inside the coils is homogeneous, the linear dependence between the displacement of the sensing core 1, the change in the magnetic field in the sensing coils 1, 2 and the signal of the advantages applies. overnight accommodation facility. This linear dependence breaks when the sensing core 6 reaches a region at the outer edges of the sensing coils 12 because of the magnetic field scattering in these regions. This influence of the final length of the sensing coils J, 2 in the linearized inductive differential sensor is limited by the compensating coils J, J located at the outer edges of the sensing coils J., 2. The magnetic field of the compensating coils J, J has the task 2, thereby ensuring its homogeneity in a substantially larger portion of these coils. With optimum adjustment of this compensation, the linear range of the transmission characteristic can be extended by 200 to 300% over the uncompensated transducer, while maintaining comparable maximum deviations from the linear dependence.

Linearisovaný indukční diferenciální- snímač podle vynálezu může nalézt uplatnění v nejrůznějších technických oborech, zvláště ve strojírenství.The linearized inductive differential transducer according to the invention can find application in a wide variety of technical fields, particularly in mechanical engineering.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A linearized inductive differential transducer consisting of a pair of fixed spaced coils mounted side by side on a common axis, in which a guide mandrel fixed to the sensing core is movably positioned, characterized in that it is external to each of the two sensing coils (1, 2). a separate compensating coil (3, 4) is assigned, wherein the entire four coils (1, 2, 3, 4) lie on a common axis which is the axis of the guide mandrel (6). and the sensor core (5).

1 sheet of drawings