PL394282A1 - Magnetyczny czujnik do pomiaru przemieszczen - Google Patents

Description

394282 Η MAGNETYCZNY CZUJNIK DO POMIARU PRZEMIESZCZEŃ

Przedmiotem wynalazku jest magnetyczny czujnik do pomiaru przemieszczeń, zwłaszcza w dziedzinie metrologii sygnałów nieelektrycznych ze wskazaniem do przeprowadzenia pomiarów wielkości fizycznych takich jak: siły, ciśnienia, przyspieszenia masy, naprężenia, wibracji itp.. Z polskiego opisu zgłoszeniowego Nr P-383440 znany jest elektroniczny przetwornik poziomu cieczy, który może znaleźć zastosowanie przy pomiarach poziomu cieczy oraz ciśnienia par i gazów w przemysłowych urządzeniach technologicznych, ciepłownictwie, oczyszczalniach ścieków, zwłaszcza do regulacji ciśnienia w przypadku automatycznego sterowania.

Istota zgłoszonego rozwiązania polega na skojarzeniu za pomocą pola magnetycznego wytwarzanego za pośrednictwem magnesu trwałego umieszczonego w silikonowej membranie z liniowym czujnikiem Halla, który to czujnik połączony jest z układem elektronicznym przetwarzającym sygnał naprężenia membrany na napięcie wyjściowe. Silikonowa membrana ma kształt płaskiego krążka ze stożkiem ściętym i częścią walcową w której zamocowany jest walcowy magnes stały. Membrana zamocowana jest w korpusie, w którym umieszczony jest liniowy czujnik działający według zasady Halla i połączony z płytką oraz z elektronicznym układem przetwarzającym sygnał napięciowy na sygnał prądowy 4-20mA. -2-

Według wynalazku magnetyczny czujnik do pomiaru przemieszczeń składa się z dwóch magnesów pierścieniowych, korzystnie neodymowych usytuowanych względem siebie równolegle biegunami jednoimiennymi lub dwóch cewek indukcyjnych połączonych w przeciwfazie, korzystnie w odległości równej promieniowi R każdego z magnesów lub cewek. Magnesy pierścieniowe lub cewki indukcyjne osadzone są w sposób trwały w korpusie wykonanym z materiału o bardzo małym współczynniku rozszerzalności temperaturowej w zakresie poniżej 6 χ 10"6 (m/mK), korzystnie ceramicznym. W przestrzeni środkowej między magnesami pierścieniowymi lub cewkami indukcyjnymi umieszczony jest liniowy czujnik Halla lub inny czujnik przystosowany do pomiaru natężenia pola magnetycznego.

Magnetyczny czujnik do pomiaru przemieszczeń, według wynalazku, poprzez zastosowanie korpusu wykonanego z materiału o bardzo małym współczynniku rozszerzalności temperaturowej i szczelnie okalającego obydwa magnesy pierścieniowe lub cewki indukcyjne pozwala na utrzymanie stałej odległości między pierścieniami magnetycznymi lub cewkami indukcyjnymi i jednakowej temperatury obu magnesów lub cewek i w związku z tym stałej wartości różnicowego strumienia magnetycznego. Mając na uwadze znaczny wpływ temperatury na gęstość strumienia magnetycznego pojedynczego magnesu lub cewki, ma to kapitalne znaczenie jeśli chodzi o utrzymanie stałej wartości różnicowego strumienia magnetycznego w funkcji zmian temperatury otoczenia. Opracowany czujnik przemieszczenia nie wymaga dodatkowych zabiegów mających na celu przeprowadzania kompensacji temperaturowej.

Ponadto magnetyczny czujnik do pomiaru przemieszczeń według wynalazku charakteryzuje się prostą konstrukcją i niskim kosztem wytworzenia. Konstrukcja ta pozwala na uzyskanie bardzo dokładnych wyników pomiaru na poziomie poniżej 0,001 mm. Czujnik ten może znaleźć zastosowanie w wielu różnych dziedzinach metrologii sygnałów wielkości fizycznych ze zwróceniem uwagi na możliwość przeprowadzania precyzyjnego pomiaru bardzo małego przemieszczenia. -3-

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.l, przedstawia czujnik magnetyczny w przekroju podłużnym w ujęciu schematycznym, fig. 2, przedstawia wykres natężenia pola magnetycznego w funkcji przemieszczenia.

Czujnik magnetyczny do pomiaru przemieszczeń składa się z dwóch neodymowych magnesów pierścieniowych 1 i 2 usytuowanych względem siebie równolegle biegunami jednoimiennymi N. Neodymowe magnesy pierścieniowe 1 i 2 umieszczone są od siebie w odległości równej promieniowi R każdego z magnesów 1 i 2 i osadzone w sposób trwały - nierozłączny w ceramicznym korpusie 4, który charakteryzuje się bardzo małym współczynnikiem rozszerzalności temperaturowej poniżej 6 χ 10"6 (m/mK). Jako korpus zewnętrzny okalający magnesy pierścieniowe I i 2 mogą być stosowane inne materiały o małej rozszerzalności termicznej takie jak np. grafit inwar, krzem, steatyt, tlenek glinu itp. W przestrzeni środkowej między neodymowymi magnesami pierścieniowymi 1 i 2 wytwarzany jest różnicowy strumień magnetyczny zbliżony do jednorodnego w oddziaływaniu którego znajduje się umieszczony tam liniowy czujnik Halla 3 przetwarzający wartość różnicowego pola magnetycznego na sygnał napięciowy.

Czujnik posadowiony jest na stałej platformie 5* do której na sztywno przytwierdzony jest liniowy czujnik Halla 3, natomiast cała głowica magnetyczna tworząca neodymowe magnesy pierścieniowe 1 i 2 zespolone w korpusie 4 stanowi część ruchomą względem stałej platformy 5. Przy czym sytuacja może być odwrotna i częścią ruchomą będzie platforma 5, natomiast stałą głowica magnetyczna tworząca neodymowe magnesy pierścieniowe I i 2 zespolone w korpusie 4^. W obu przypadkach realizowany jest pomiar przesunięcia w osi Y.

Uzyskana liniowość sygnału przemieszczenia w funkcji zmian natężenia pola magnetycznego pokazana na wykresie, wynika z jednorodności pola magnetycznego uzyskanego za pośrednictwem dwóch neodymowych pierścieniowych magnesów stałych 1 i 2 umieszczonych w odległości promienia R każdego z nich.

PEŁNOMOCNIK

Claims (1)

1. -6- 394282 ZASTRZEŻENIE PATENTOWE Magnetyczny czujnik do pomiaru przemieszczeń, zawierający pierścieniowe magnesy i liniowy czujnik Halla, znamienny tym, że składa się z dwóch magnesów pierścieniowych (1} i (2), korzystnie neodymowych usytuowanych względem siebie równolegle biegunami jednoimiennymi lub dwóch cewek indukcyjnych połączonych w przeciwfazie, korzystnie w odległości równej promieniowi (R) każdego z magnesów lub cewek, przy czym magnesy pierścieniowe (1) i (2) lub cewki indukcyjne, osadzone są w sposób trwały w korpusie (4) wykonanym z materiału o bardzo małym współczynniku rozszerzalności temperaturowej w zakresie poniżej 6 x 10^ (m/mK), korzystnie ceramicznym, a w przestrzeni środkowej między magnesami pierścieniowymi (1} i (2) lub cewkami indukcyjnymi umieszczony jest liniowy czujnik Halla {3} lub inny czujnik przystosowany do pomiaru natężenia pola magnetycznego. PEŁNOMOCNIK