SU1527484A1 - Трансформаторный преобразователь линейных перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель - расширение диапазона линейного преобразовани  перемещений трансформаторного преобразовател . Он содержит первичную обмотку 3 возбуждени  и две дифференциально включенные измерительные обмотки 4 и 5, расположенные коаксиально и закрепленные в корпусе 1, а подвижна  часть выполнена в виде двух сердечников 6 и 10, установленных с возможностью перемещени  во взаимно противоположных направлени х и выполненных в виде коаксиально размещенных полого ферромагнитного цилиндра с немагнитной вставкой 7 в его средней части и ферромагнитного сердечника с немагнитными краевыми участками. Ферромагнитные участки 8 и 9 первого сердечника 6, а также ферромагнитна  часть второго сердечника 10 могут быть выполнены в виде набора колец или дисков с увеличивающейс  магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразовател . Благодар  этому при их взаимном перекрытии в процессе работы преобразовател  обеспечиваетс  компенсаци  ослаблени  рабочего магнитного потока на кра х диапазона преобразовани , обусловленного краевыми эффектами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

1

(21)4371735/25-28

(22)01.02.88

(46) 07.12.89. Бюл. № 45

(71)Завод-втуз при Производственном объединении турбостроени  Ленинградский металлический завод

(72)А.П.Нелюбин, В.И.Репкин, В.А.Пахомов и В.В.Малев

(53)621.317.39:531.71 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 859799, кл. G 01 В 7/00, 1979.

(54)ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

(57)Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель - расширение диапазона линейного преобразовани  перемещений трансформаторного преобразовател . Он содержит первичную обмотку 3 возбуждени  и две дифференциально включенные измерительные обмотки 4 и 5, расположенные коаксиаль- но и закрепленные в корпусе 1, а под

I I

ОнЭ чХЯХХА u JLkJw

/ /li 8

вижна  часть выполнена в виде двух сердечников 6 и 10, установленных с возможностью перемещени  во взаимно противоположных направлени х и выполненных в виде коаксиально размещенных полого ферромагнитного цилиндра с немагнитной вставкой 7 в его средней части и ферромагнитного сердечника с немагнитными краевыми участками . Ферромагнитные участки 8 и 9 первого сердечника 6, а также ферромагнитна  часть второго сердечника 10 могут быть выполнены в виде набора колец или дисков с увеличивающейс  магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразовател . Благодар  этому при их взаимном перекрытии в процессе работы преобразовател  обеспечиваетс  компенсаци  ослаблени  рабочего магнитного потока на кра х диапазона преобразовани , обусловленного краевыми эффектами. 1 3.п. ф-лы, 3 ил.

i (Л

.--/

ел го

4

00

и

Изобретение относитс  к измерителной технике и может быть использовано , например, в машиностроении дл  измерени  линейных перемещений.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерени  дифференциального трансформаторного преобразовател  линейных перемещений путем коррекции нелинейности на кра х этого диапазона.

На фиг.1 показана схема конструкции трансформаторного преобразовател разрез по его продольной оси; на фиг,2 - форма выполнени  второго сердечники преобразовател  в виде ферромагнитной центральной части и немагнитных краевых участков; на фиг.З - кинематическа  св зь сердечников преобразовател  с объектом контрол , с помощью которой обеспечиваютс  взаимно гфотивоположные перемещени  этих сердечников при изменении положени  объекта контрол .

Трансформаторный преобразователь линейных перемещений содержит ферромагнитный корпус 1, выполн ющий одновременно функции экрана, и закрепленный   нем нема1 нитньй каркас 2 дл  размещени  первичной обмотки 3 возбуждени  и двух включенных по раз ностной схеме измерительных обмоток 4 и 5, которые размещены коаксиаль- но. На продольной оси преобразовател  размещены коаксиально с возможностью переь ещени  во взаимно противоположных направлени х, два сердечника , один из которых, сердечник 6, выполнен в виде полого цилиндра, имеющего в средней части немагнитную вставку 7 и ферромагнитные участки 8 и 9 по обеим сторонам от нее, а второй сердечник 10 выполнен в виде ферромагнигнот о сплошного цилиндрического тела, длина которого должна быть меньше длины немагнитной вставки 7 первого сер/,ечника. Второй сердечник 10 может иметь немагнитные участки 11 и 12, прикрепленные к торцам его ферромагнитной части и имеющие одинаковые диэлектрические параметры (фиг.2). Ферромагнитные участки 8 и 9 первого сердечника 6, а так- ,же ферромагнитна  часть второго сердечника 10 могут быть выполнены в виде набора колец, выполненных из материалов с различной магнитной проницаемостью , н ттрт мер с увеличивлющей

5

0

5

0

5

0

5

0

5

с  магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразовател .

Кинематическа  св зь сердечников 6 и 10 трансформаторного преобразовател  геремещений с объектом контрол , например золотником 13 (фиг.З) паровой турбины, осуществл етс  через поршень 14, шток 15 и зубчатую рейку 16, св занную с ведущим зубчатым колесом 17, с которым соединены зубчатые колеса 18 и 19 таким образом, что вращение ведущего колеса 17 обеспечивает вращение колес 18 и 19 во взаимно ПРОТ1ШОПОЛОЖНЫХ направлени х. Зубча- ные колеса 18 и 19 через кинематические элементы 20 и 21 св зи соединены с зубчатыми колесами 22 и 23, которые , также враща сь в противоположные стороны, обеспечивают движение зубчатых реек 24 и 25, св зываемых с сердечниками 6 и 9 преобразовател , обеспечива  их линейное перемещение во взаимно противоположных направлени х .

Преобразователь линейных перемещений работает следующим образом.

Под действием электрического тока , протекающего в цепи обмотки 3 возбуждени , в последней возникает магнитный поток, навод щий ЭДС во вторичных (измерительных) обмотках 4 и 5. Разностное напр жение измерительных обмоток поступает на регистрирующее устройство (не показано) или на аналого-цифровой преобразователь, св занный с ЭВМ дл  последующей обработки сигнала и использовани  полученной информации, например, дл  целей управлени .

При нахождении первого сердечника 6 Б нейтральном положении по отношению к обмоткам 4 и 5 преобразовател , когда коаксиально расположенный второй сердечник 10 также находитс  в середине датчика, ферромагнитные участки 8 и 9 полого сердечника 6 располагаютс  симметрично по отношению 1. ферромагнитной части згорого сердечника 10, наход сь за пределами обмоток преобразоват.эл .

В результате наводима  в обмотках 4 и 5 ЭДС противоположна по фазе, вследствие чего выходной сигнал преобразовател  будет равен нулю.

Магнитный поток, наг.,од щий ЭДС в измерительных обмотгсах 4 и 5, имеет наибольшую плотность в середине магнитопровод щей части второго сердечника 10 н направлен вдоль оси датчика . Плотность н направление магнитного потока претерпевают наиболее резкое изменение около торцов этого сердечника и обмотки 3 возбуждени .

При перемещении объекта измерени , например поршн  14 золотника 13 влево , перемещаетс  влево также и шток 15 с зубчатой рейкой 16, что приводит к повороту против часовой стрелки ведущего зубчатого колеса 17, по внутренней образующей которого катитс  зубчатое колесо 18, а по внешней образующей - зубчатое колесо 19. Поворот ведущего колеса 17 против часовой стрелки вызовет поворот в том же направлении колеса 18 и в противоположном направлении колеса 19. Колеса 18 и 19 через кинематические элементы 20 и 21 св зи вызовут синхронный поворот в тех же направлени х соответственно колес 22 и 23, которые перемещают во встречных направлени х зубчатые рейки 24 и 25 и св занные с ними через штоки первый и второй сердечники 6 и 10 преобразовател . Ферромагнитна  часть второго сердечника 10 смещаетс  влево от нейтрального положени , а ферромаг- |НИтные участки полого сердечника 6 смещаютс  вправо. В результате ферромагнитный участок 9 полого сердечника 6 еще более удал етс  из зоны действи  обмотки 3 возбуждени , а ферромагнитный участок В входит в эту зону, перекрыва  частично коаксиаль- но расположенный второй сердечник 10. При этом перекрытие начинаетс  на нелинейном краевом участке характеристики преобразовани .

Ферромагнитна  часть второго сердечника 10 уменьшает магнитное сопротивление преобразовател  на краю диапазона измерени  и, следовательно, увеличивает плотность магнитного потока на этом участке, повыша  линейность выходной характеристики. Поскольку при смещении сердечника 10 влево концентраци  магнитного потока в зоне размещени  обмотки 4 увеличиваетс , а в  оне размещени  обмотки 5 уменьшаетс , то ЭДС, наведенна  в обмотке 4, превьш1ает ЭДС, наведенную в обмотке 5, и на выходе датчика по вл етс  разностный сигнал, фаза которого зависит от направлени  смещени  второго сердечника Ю относительно нейтрального положени , а амплиту

0

5

0

5

0

5

0

5

да - от величины смещени  этог-о сердечника .

Скорость перемещени  сердечников, обусловленна  кинематическими данными ведущего колеса 17, колес 18 и 19, 22 и 23, выбираетс  в зависимости от конструктивных параметров преобразовател , например его обмоточных данных, размеров его сердечников, их магнитных свойств и т.п..

При смещении поршн  14 золотника 13 вправо кине атические элементы перемещают ферромагнитную часть сердечника 10 вправо, а ферромагнитньй участок 9 - влево, вследствие чего происходит их хот  бы частичное перекрытие .

При этом ферромагнитный участок 8 сердечника 6 выходит за пределы действи  обмоток преобразовател , обеспечива  более высокую концентрацию магнитного потока в измерительной обмотке 5, что увеличивает линейность вьсходной характеристики датчика на другом краю диапазона измерений и при обратном движении контролируемого объекта.

Изготовление ферромагнитных участков 8 и 9 первого сердечника 6 с посто нной магнитной проницаемостью улучшает линейность характеристики преобразовани  на ограниченном участке . Дальнейшее увеличение диапазона линейности характеристики достигаетс  тем, что магнитна  проницаемость сердечников преобразовател  выполн етс  переменной, увеличивающейс  к периферии, с помощью,например, набора жестко св занных магнитопровод - щих колец. В результате, по мере вхождени  второго сердечника 10 вовнутрь ферромагнитных участков 8 или 9 первого сердечника благодар  увеличению магнитной проницаемости к торцам преобразовател  обеспечиваетс  дополнительное увеличение магнитного потока в той из измерительных обмоток, в зоне которой они наход тс . Это дополнительно расшир ет линейный участок выходной характеристики преобразовател  перемещений, т.е. диапазон измер емых перемещений.

Claims (2)

1. Трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий размещенные коаксиально обмотку

7 152

возбуждени , две включенные по разностной схеме измерительные обмотки и установленньй с возможностью перемещени  вдоль их продольной оси ферромагнитньй сердечник с переменной магнитной проницаемостью, имею- 1ЦИЙ в своей средней части хот  бы одну немагнитную вставку между двум  ферромагнитными участками, о т л и - чающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  путем коррекции нелинейности на кра х этого диапазона, он снабжен вторым

8

ленным коаксиально с первьм и с возможностью перемещени  во взаимно противоположных направлени х относительно него, а первый сердечник выполнен полым и имеет длину немагнитной вставки , превышающую длину второго сердечника .

2. Преобразователь по п.1, отличающийс  тем, что ферромагнитные участки первого сердечника и/или второго сердечника выполнены в виде набора колец с увеличивающейс  магнитной проницаемостью в направ

ферромагнитным сердечником, установ- 5 лении к торцам преобразовател ,

Шиг.г