Частотный датчик малых линейных перемещений

 

О П И С А Н И Е 384117

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Воюз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03Х1971 (№ 1651850/18-24) с п рисоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 23.V.1973. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 8Х!П.1973

М. Кл. G OSc 9(04

Комитет па делам иэобретеиий и открытий при Совете Министров

УД К 681.325 (088.8) Авторы изобретения

H. С. Рустамов, И. А. Набиев и А. Г. Исмаилов г,. -;:.,:=

Азербайджанский институт нефти и химии им. M. Азизбекова

Заявитель

ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК МАЛЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области телемеханики и может быть использовано в системах телемеханики для нефтегазопромыслов и нефтегазопроводов, а так же в других устройствах, где требуется преобразование контролируемых параметров (прсдварительно преобразованных с помощью соответствующих первичных чувствительных элементов в механическое перемещение) в частоту.

Известны частотные датчики малых линейных перемещений, содержащие два автогенератора, катушки индуктивности колебательных контуров которых размещены на разных половинах броневого оксиферового сердечника (применяются и другие сердечники, например, Ш-образной формы), задающий эле- мент — якорь, выполненный из того же материала, что и сердечник, смеситель, фильтр и выходной усилительный каскад. Выходной частотой датчика является, разность частот автогенераторов. Меняя начальный зазор в магнитопроводе датчика, можно установить значения чувствительности в пределах от 0,5 до 6 гст/лткм, которой соответствует нелинейная характеристика датчика порядка 10% в диапазоне измерения 0 — 2 лм.

Известен также датчик давления, где для компенсации температурной погрешности и погрешности от изменения напряжения питания использована схема сравнения частот двух идентичных автогенераторов «а биениях.

Один из автогснераторов является измерительным, а второй — компенсационным. Нелинейность выходной характеристики этого датчика также велика, превышает 1,5%.

Кроме высокой нелинейности выходной характеристики, известные датчики имеют значительную температурную погрешность, большой всс задающего элемента — якоря и боль10 шое усилие, действующее на этот якорь, возникающее от воздействия электромагlllITHblx полей катушек, что в свою очередь приводит к дополнительной погрешности измерения.

Предлагаемый датчик малых линейных пе15 ремещсшьй отличается от известных тем, что в нем задающий элемент выполнен из неферромагнитного матерна Iа с высокой электронроводностью, например нз красной меди.

20 Это позволяет значительно улучшить линейность выходной характеристики датчика, уменьшить температурную погрешность и механическое воздействие задающего элемента на подвижную систему первичного чувстви25 тельного элемента, возникающее от взаимодействия катушек индуктивности с задающим элементом. Последнее обстоятельство существенно при сочленении датчика с первичными измерителями, имеющими малый выходной

30 момент.

На чертеже показана схема предлагаемого датчика.

Он содержит индуктивные катушки 1 и 2, размещенные на Ш-образном,ферритовом сердечнике, транзисторные автогенераторы 3 и 4, катушками индуктивности колебательных контуров которых являются катушки 1 и 2, задающий элемент — медную пластину 5, перемещающуюся между торцами сердечников катушек, смеситель б, фильтр 7 и усилитель 8.

Принцип действия датчика заключается в том, что с изменением расстояния между торцами катушек 1 и 2 и поверхностью пластины

5 меняются вносимые в катушки сопротивления. Г1ри этом воздействия медной пластины на катушки индуктивности происходит за счет вихревых токов, наводимых в пластине энергией переменного электромагнитного поля катушек, возбуждающих в свою очередь в катушках э. д. с. такого направления, что оно воспринимается как увеличение активного и уменьшение реактивного сопротивлений этих катушек. Для увеличения реактивной составляющей вносимых в катушки сопротивлений толщина пластины выбирается значительно больше глубины проникновения электромагнитного поля катушек при самой низкой частоте.

При изменении индуктивности катушек меняется частота генерации автогенераторов 3 и 4. Разность их частот, полученная в результате сложения и детектирования,,выделяется низкочастотным полосовым фильтром и после предварительного усиления подается в канал связи.

Нелинейность выходной характеристики отдельных автогенераторов в широком диапазоне изменения зазора между торцами катушек и поверхностью медной пластины получается в этом случае значительно меньше, чем нелинейность при использовании задающего элез84!17 мента из ферромагнитных материалов. Прй дифференциальном включении автогенераторов выходная характеристика датчика линеаризуется в еще большей степени. Кроме того, с применением медной пластины параметры магнитных цепей катушек индуктивности мало зависят от величины ззора между Их торцами и поверхностью пластины. Температурная погрешность, вызванная нестабильностью па10 раметров магнитных цепей катушек, полностью компенсируется, а усилие электромагнитного притяжения, действующее на пластину, практически отсутствует.

Выбором начальных частот автогенераторов

15 без существенных изменений линейности выходной характеристики можно изменять чувствительность датчика в пределах от 0,2 до

50 ги/мкм.

Как показали проведенные испытания, не20 линейность датчика составляет в диапазоне измерения от 0 до 5 мм — не более 1%, от 0 до 0,5 мм — не более 0,3 /о.

Предмет изобретения

2S Частотный датчик малых линейных перемещений, содержащий две катушки индуктивности с ферритовыми сердечниками, например, Ш-образной формы, задающий элемент, расположенный между торцами сердечников ка30 тушек индуктивности, включенных в колебательные контуры двух автогенераторов, выходы которых подключены к входам смесителя, соединенного через низкочастотный полосовой фильтр с усилителем, отличающийся тем, что, 3S с целью уменьшения нелинейности выходной характеристики устройства в широком диапазоне линейных перемещений, уменьшения температурной погрешности, задающий элемент изготовлен из неферромагнитного материала с

40 высокой электропроводностью, например из красной меди.

Редактор И. Грузова

Составитель М. Черенкова

Техрсд Т. Курнлко

Корректор Г. Запорожец

3 а каз 2193, 4 Изд. ¹ 1653 Тираж 602 Подписное

IIIIHHIlH Комитета по делам изобрстениш и открытий при Совете Министров CCCI

Москва, 7К 35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2