RU162586U1 - Автономный индуктивный датчик вибраций - Google Patents

Abstract

1. 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 измерительные катушки индуктивности, отличающийся тем, что подвижный постоянный кольцевой магнит установлен по скользящей посадке на помещенном внутри каркаса стержне из немагнитного материала, неподвижные магниты расположены в торцах изоляционного каркаса, а кроме двух измерительных катушек на каркас намотаны изолированные от них еще две, также встречно включенные катушки индуктивности.2. Индуктивный датчик вибраций по п. 1, отличающийся тем, что свободные концы измерительных катушек соединены с входом записывающего устройства или, при необходимости фиксации пороговой величины вибраций, с входом компаратора, а свободные концы второй пары катушек подключены через выпрямитель к клеммам заряжаемого аккумулятора.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для автономного контроля и записи параметров вибраций удаленных объектов, например, железнодорожного полотна.

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.

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.

Недостатком рассматриваемого устройства является низкая чувствительность измерений, так как они основаны на измерении разности перемещений достаточно жестко закрепленных деталей.

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.

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.

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 прототипа является сложность его конструкции и необходимость наличия зарядного устройства или частой смены источника питания фиксатора или индикатора показаний датчика.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение удобства обслуживания и эксплуатации датчика.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в обеспечении долговременной автономной работы.

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. Кроме двух измерительных катушек на каркас намотаны изолированные от них еще две, также встречно включенные катушки индуктивности. При этом свободные концы измерительных катушек соединены с входом записывающего устройства или, при необходимости фиксации пороговой величины вибраций, с входом компаратора, а свободные концы второй пары катушек соединены через выпрямитель к клеммам заряжаемого аккумулятора.

Расположение обмотки измерительных катушек вне полости корпуса и подвижного постоянного магнита, обеспечивает легкий доступ к ней, благодаря чему корректировка ее параметров не требует разборки всего датчика, а наличие второй пары катушек индуктивности делает возможным зарядку источника питания записывающей или сигнальной аппаратуры и обеспечение автономной работы.

Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой приведен вид датчика.

Индуктивный датчик вибраций состоит из корпуса 1 с крышкой 2, выполненных из магнитомягкого материала. Выбор материала определен необходимостью уменьшения внешних помех. Внутри корпуса 1 размещен изоляционный каркас 3, на который намотаны две включенные встречно измерительные катушки 4. В рассматриваемом примере выполнения каркас 3 выполнен из полиэтиленовой трубки. Внутри каркаса 3 расположен стержень 5 из немагнитного материала с установленным на нем по скользящей посадке кольцевым подвижным магнитом 6. В качестве материала стержня 5 может быть использован фторопласт, поскольку он обладает антифрикционными свойствами. В торцах каркаса 3 соосно расположены неподвижные кольцевые магниты 7, которые ориентированы одноименными полюсами к полюсам подвижного постоянного магнита 6. Кроме двух катушек 4 на каркас намотаны изолированные от них еще две, также встречно включенные катушки 8. Возможна еще намотка этих катушек 8 под катушками 4 или на катушки 4. Свободные концы измерительных катушек 4 соединены с входом записывающего устройства или, при необходимости фиксации пороговой величины вибраций, с входом компаратора (на фиг. не показаны), а свободные концы катушек 8 через выпрямитель подключены к клеммам заряжаемого источника электроэнергии., необходимого для автономной работы устройств записи или сигнализации (на фиг. не показаны).

Устройство работает следующим образом.

При установке индуктивного датчика на вибрирующий объект, подвижный магнит 6 начинает вибрировать, перемещаясь относительно каркаса 3 с намотанными на нем катушками 4 и 8, а также по отношению к неподвижно установленным магнитам 7. Так как каждая пара катушек 4 и 8 включены встречно, то в зависимости от интенсивности движения подвижного магнита 6, в них индуцируется достаточно сильный электрический сигнал в виде напряжения индукции на свободных концах этих катушек. 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. Сигнал со свободных концов катушек 4 подается на записывающее устройство или, при необходимости фиксации пороговой величины вибрации, на вход компаратора, при срабатывании которого происходит включение сигнализации предупреждения или тревоги. Напряжение же со свободных концов катушек 8 подается через выпрямитель на клеммы источника питания этих устройств, обеспечивая его подзарядку и бесперебойность автономной работы.

Claims (2)

1. 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 измерительные катушки индуктивности, отличающийся тем, что подвижный постоянный кольцевой магнит установлен по скользящей посадке на помещенном внутри каркаса стержне из немагнитного материала, неподвижные магниты расположены в торцах изоляционного каркаса, а кроме двух измерительных катушек на каркас намотаны изолированные от них еще две, также встречно включенные катушки индуктивности.

2. Индуктивный датчик вибраций по п. 1, отличающийся тем, что свободные концы измерительных катушек соединены с входом записывающего устройства или, при необходимости фиксации пороговой величины вибраций, с входом компаратора, а свободные концы второй пары катушек подключены через выпрямитель к клеммам заряжаемого аккумулятора.

Images