RU162517U1

RU162517U1 - INDUCTIVE VIBRATION SENSOR

Info

Publication number: RU162517U1
Application number: RU2016103604/28U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Николаевич Лукьянов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЦЕНТР ТРАНСФЕРА ТЕХНОЛОГИЙ"
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-06-10

Abstract

Индуктивный датчик вибраций, содержащий выполненный из магнитомягкого материала корпус с крышкой с расположенным внутри него изоляционным каркасом, подвижный постоянный кольцевой магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных неподвижных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, и две намотанные на каркас включенные встречно катушки индуктивности, отличающийся тем, что подвижный постоянный кольцевой магнит установлен по скользящей посадке на помещенном внутри каркаса стержне из немагнитного материала, а неподвижные магниты расположены в торцах изоляционного каркаса.An inductive vibration sensor, comprising a housing made of magnetically soft material with a cover with an insulating frame located inside it, a movable permanent ring magnet with a magnetic suspension made in the form of two coaxially mounted fixed ring magnets oriented by the same poles relative to the poles of the movable permanent magnet, and two wound on the frame included in the opposite of the inductor, characterized in that the movable permanent annular magnet is mounted on a sliding adke the rod placed inside the frame of nonmagnetic material, and the fixed magnets are disposed at the ends of the insulating frame.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для контроля параметров вибраций сооружений, например, в виде жилых или производственных строений.The utility model relates to measuring equipment and can be used to control the vibration parameters of structures, for example, in the form of residential or industrial buildings.

Область использования датчиков диктует достаточно высокие требования к ним, поскольку амплитуда вибраций может достигать при некоторых режимах нескольких десятков микрометров, тогда, как при обычном режиме эксплуатации она составляет микрометры. Другими требованиями, предъявляемыми к датчикам вибрации, являются малые габариты и вес, линейность характеристики преобразования во всем диапазоне измерений и устойчивость против электромагнитных помех.The field of use of the sensors dictates rather high requirements to them, since the amplitude of vibrations can reach several tens of micrometers under certain conditions, whereas in normal operation it amounts to micrometers. Other requirements for vibration sensors are small dimensions and weight, linearity of the conversion characteristics in the entire measurement range and immunity to electromagnetic interference.

Известен преобразователь виброскорости (RU Патент №2512881, МПК G01H 11/02, опубл. 10.04.2014), содержащий корпус, размещенную в корпусе двухсекционную измерительную обмотку, охваченную втулкой из магнитного материала, полую немагнитную ось с закрепленным на ней ферромагнитным сердечником и жестко установленную в отверстии основания, а также установленный соосно с сердечником оси и свободно охватывающий ось кольцевой продольно намагниченный постоянный магнит.Known vibration velocity transducer (RU Patent No. 2512881, IPC G01H 11/02, publ. 04/10/2014) comprising a housing, a two-section measuring winding housed in a housing, enclosed by a sleeve of magnetic material, a hollow non-magnetic axis with a ferromagnetic core fixed to it and rigidly mounted in the hole of the base, as well as an axially longitudinally magnetized permanent magnet mounted coaxially with the core of the axis and freely surrounding the axis of the ring.

Недостатком рассматриваемого устройства является низкая чувствительность измерений, так как они основаны на измерении разности перемещений достаточно жестко закрепленных деталей.The disadvantage of this device is the low sensitivity of the measurements, since they are based on measuring the difference in the movements of sufficiently rigidly fixed parts.

В электродинамическом датчике вибраций (А.С. №693118, МПК G01H 1/06, опубл. 25.10.1979), содержащем корпус из магнитомягкого материала, размещенные в нем измерительные катушки, постоянный магнит с полюсными наконечниками, пружины подвеса магнита к корпусу, два возвратно-поступательных механизма с гидроцилиндрами, поршни, две квазиупругих пружины, каждая из которых выполнена в виде двух дополнительных постоянных магнитов, чувствительность измерений повышена за счет того, что подвижный элемент закреплен с помощью пружинного подвеса и за счет этого снижена инерционность перемещения измерительного элемента. Недостатком этого устройства является его конструктивная сложность и большие массогабаритные характеристики. Следствием является невозможность его использования для измерения вибрации легких объектов.In the electrodynamic vibration sensor (AS No. 693118, IPC G01H 1/06, publ. 10/25/1979) containing a housing of soft magnetic material, measuring coils placed in it, a permanent magnet with pole tips, magnet suspension springs to the housing, two reciprocating mechanism with hydraulic cylinders, pistons, two quasielastic springs, each of which is made in the form of two additional permanent magnets, the measurement sensitivity is increased due to the fact that the movable element is fixed with a spring suspension and due to this wife of the inertial movement of the measuring element. The disadvantage of this device is its structural complexity and large weight and size characteristics. The consequence is the inability to use it to measure the vibration of light objects.

Известен индуктивный датчик вибраций (А.С. №1432342, МПК G01H 11/02, опубл. 23.10.1988) достаточно малогабаритный, обладающий высокой чувствительностью. По назначению и совокупности существенных признаков он наиболее близок к предлагаемому устройству и принят за прототип.Known inductive vibration sensor (AS No. 1432342, IPC G01H 11/02, publ. 10/23/1988) is quite small, with high sensitivity. According to the purpose and set of essential features, it is closest to the proposed device and adopted as a prototype.

Известный датчик содержит корпус и изоляционный каркас с намотанными на него встречно катушками индуктивности. Каркас и катушки установлены в полость подвижного кольцевого постоянного магнита с магнитным подвесом, который выполнен в виде установленных соосно постоянных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного кольцевого постоянного магнита. Недостатком известного датчика является сложность его конструкции. Для любого внесения изменений в его параметры необходимо полностью разбирать датчик.The known sensor comprises a housing and an insulating frame with counter-coils inductance wound thereon. The frame and coils are installed in the cavity of the movable annular permanent magnet with a magnetic suspension, which is made in the form of mounted coaxially permanent annular magnets oriented by the same poles relative to the poles of the movable annular permanent magnet. A disadvantage of the known sensor is the complexity of its design. For any changes to its parameters, it is necessary to completely disassemble the sensor.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью является создание датчика упрощенной конструкции.The problem solved by the proposed utility model is to create a sensor of a simplified design.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в удобстве настройки датчика.The problem is solved by achieving a technical result, which consists in the convenience of tuning the sensor.

Данный технический результат достигается тем, что в индуктивном датчике вибраций, содержащем выполненный из магнитомягкого материала корпус с крышкой с расположенным внутри него изоляционным каркасом, подвижный постоянный кольцевой магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных неподвижных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита и две намотанные на каркас включенные встречно катушки индуктивности, новым является то, что подвижный постоянный кольцевой магнит установлен по скользящей посадке на помещенном внутри каркаса стержне из немагнитного материала, а неподвижные магниты расположены в торцах изоляционного каркаса.This technical result is achieved in that in an inductive vibration sensor, comprising a housing made of soft magnetic material with a cover with an insulating frame located inside it, a movable permanent ring magnet with a magnetic suspension, made in the form of two coaxially mounted fixed ring magnets oriented by the same poles relative to the poles a movable permanent magnet and two inductance coils wound on the frame connected in the opposite direction, new is that the movable permanent oyanny annular magnet is mounted on a sliding fit on a rod placed inside the frame of nonmagnetic material, and the fixed magnets are disposed at the ends of the insulating frame.

Расположение обмотки отдельно от остальных деталей, находящихся внутри корпуса, обеспечивает легкий доступ к ней, благодаря чему корректировка ее параметров не требует разборки всего датчика.The location of the winding separately from other parts inside the housing provides easy access to it, so adjusting its parameters does not require disassembling the entire sensor.

Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой приведен вид датчика.The essence of the utility model is illustrated by the figure, which shows the view of the sensor.

Индуктивный датчик вибраций состоит из корпуса 1 с крышкой 2, выполненных из магнитомягкого материала. Выбор материала определен необходимостью уменьшения внешних помех. Внутри корпуса размещен изоляционный каркас 3, на который намотаны две включенные встречно катушки 4. В рассматриваемом примере выполнения каркас выполнен из полиэтиленовой трубки. Внутри каркаса расположен стержень 5 из немагнитного материала с установленным на нем по скользящей посадке кольцевым подвижным магнитом 6. В качестве материала стержня может быть использован фторопласт, поскольку он обладает антифрикционными свойствами. В торцах каркаса соосно расположены неподвижные кольцевые магниты 7, которые ориентированы одноименными полюсами к полюсам подвижного постоянного магнита 6.The inductive vibration sensor consists of a housing 1 with a cover 2 made of soft magnetic material. The choice of material is determined by the need to reduce external interference. An insulating frame 3 is placed inside the housing, on which two included coils 4 are wound. In this example, the frame is made of a polyethylene tube. A core 5 of non-magnetic material is located inside the frame with an annular movable magnet 6 mounted on it along a sliding fit. Fluoroplastic can be used as the core material, since it has antifriction properties. At the ends of the frame coaxially located fixed ring magnets 7, which are oriented by the same poles to the poles of the movable permanent magnet 6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При установке индуктивного датчика на вибрирующий объект, подвижный магнит 6 начинает вибрировать, перемещаясь относительно каркаса 3 с намотанными на нем катушками 4, а также по отношению к неподвижно установленным магнитам 7. Так как намотанные на каркас 3 катушки 4 включены встречно, при движении подвижного магнита 6 относительно катушек 4, в них индуцируется достаточно большая электродвижущая сила индукции, а на свободных их концах возникает достаточно высокое напряжение. Отталкивающие силы взаимодействующих магнитных полей кольцевого магнита 6 и неподвижных постоянных кольцевых магнитов 7 не позволяют подвижному магниту 6 касаться неподвижных магнитов. Такое магнитное демпфирование движения магнита 6 предотвращает большие резонансные биения этого магнита в том случае, когда собственная частота датчика или его высших гармоник близка к частоте вибраций контролируемого объекта. Внешние помехи демпфируются корпусом.When installing an inductive sensor on a vibrating object, the movable magnet 6 begins to vibrate, moving relative to the frame 3 with the coils 4 wound thereon, and also with respect to the fixed magnets 7. Since the coils 4 wound on the frame 3 are turned on in the opposite direction, when the movable magnet moves 6 relative to the coils 4, a sufficiently large electromotive force of induction is induced in them, and a sufficiently high voltage arises at their free ends. The repulsive forces of the interacting magnetic fields of the ring magnet 6 and the stationary permanent ring magnets 7 do not allow the movable magnet 6 to touch the stationary magnets. Such magnetic damping of the movement of magnet 6 prevents large resonant beats of this magnet when the natural frequency of the sensor or its higher harmonics is close to the vibration frequency of the controlled object. External interference is damped by the enclosure.

Таким образом, в отличие от прототипа, благодаря внешнему расположению измерительных катушек 4 по отношению к магнитам, обеспечивается упрощенная и более удобная настройка датчика.Thus, unlike the prototype, due to the external arrangement of the measuring coils 4 with respect to the magnets, a simplified and more convenient sensor setup is provided.

Claims

An inductive vibration sensor, comprising a housing made of magnetically soft material with a cover with an insulating frame located inside it, a movable permanent ring magnet with a magnetic suspension made in the form of two coaxially mounted fixed ring magnets oriented by the same poles relative to the poles of the movable permanent magnet, and two wound on the frame included in the opposite of the inductor, characterized in that the movable permanent annular magnet is mounted on a sliding adke on a rod placed inside the frame of nonmagnetic material, and the fixed magnets are disposed at the ends of the insulating frame.