Магнитоуправляемый датчик линейных перемещений и нагрузок

 

1 ь АГт тт

О П И-6 — ""А""Й И" Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<ттт 540lsl

Сотов Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.74 (21) 2039421/25 с присоединением заявки №

ГосУдаРстеенный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений Опубликовано 25.12.76. Бюллетень № 47 (51) М Кч г G 01В 7/04 (53) УДК 654.147.2 (088.8) и открытий

Дата опублтткотптншя описания 21,01.77 (72) Авторы изобретения

Н. В. Волков, В. Н. Осипов, П. И. Бодяжин и Н, В. Васильева (71) Заявитель (54) МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЪ|Й ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И НАГРУЗОК

Изобретение относится к магнитоуправляемым датчикам линейных перемещений, приГменяемых в автоматике и может быть использовано в качестве первичного преобразователя динамических и статических нагрузок в цифровые значения.

Известны газоразрядные датчики для измерения линейных величин, в которых в цепи коронного разряда имеется ряд электродов и индикатор разрядного тока (1). 10

Однако точность измерения линейных величин и надежность таких датчиков зависят от изменения условий окружающей среды и ее состава. Эта зависимость и сложность конструкции ограничивают применение этих дат- 15 чиков в водной среде и высоких слоях атмосферы.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является магнитоуправляемый датчик линейных и угловых перемещений и нагрузок, содержащий герметичный корпус с установленными внутри него электродами и постоянный магнит. Этот датчик выполнен в виде двойного лучевого триода и имеет весьма малый диапазон измеряемых перемещений 25 (порядка 1 мм) и нелинейную характеристику (2).

Цель изобретения — увеличение диапазона воспринимаемых датчиком перемещений при одновременном увеличении линейности характеристики.

Достигается это тем, что датчик содержит две газоразрядные трубки, выполненные, например, в форме незамкнутых торов, при этом оси трубок расположены в двух параллельных плоскостях, а в пространстве между газоразрядными трубками установлен постоянный магнит, имеющий, например, форму тора и выполненный с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной упомянутым плоскостям.

Газоразрядные трубки выполнены из прочного диэлектрика, имеют катод и анод и заполняются инертным газом до давления, обеспечивающего существование низкотемпературной плазмы отрицательного свечения тлеющего разряда при напряжении горения 160—

180 в. Производимое перемещение магнита относительно разрядных трубок (от одной удаляется, к другой приближается) существенно меняет проводящие свойства плазмы отрицательного свечения. Токовый прибор, включенный в дифференциальную схему разрядных трубок, дает четкое показание разности разрядных токов Л1, которая линейно зависит от перемещения магнита.

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют работу предлагаемого магнитоуправляемого датчика.

540131

Основными элементами датчика являются газоразрядные трубки 1, 2 одинаковой геометрии (см. фиг. 1), выполненные из вакуумно плотного прочного диэлектрика и магнита 3 с большой остаточной намагниченностью. Вмонтированные в разрядные трубки электроды (анод и катод) имеют выводы к токовому прибору 4 и источнику напряжения 5, которые могут находиться на любом расстоянии от датчика. Магнит 3 имеет форму тороида прямоугольного сечения и своей внутренней частью крепится на держателе 6 (см, фиг. 2), который закреплен на цилиндрическом стакане упругого элемента 7.

Процесс измерения линейных перемещений, 15 возникающих за счет деформации ynpyroro элемента под влиянием нагрузок, происходит следующим образом. При включении постоянного напряжения (160 — 180В) на электроды газоразрядных трубок 1, 2 в них устанавливается стационарный тлеющий разряд (см. фиг. 2). Геометрия газоразрядных трубок и давление заполняемого газа подобраны таким образом, чтобы большую часть разрядного промежутка занимала зона отрицательного свечения. При этих условиях разряд потребляет минимум энергии. Г1ри нейтральном (среднем) положении магнита разрядные токи в трубках 1 и 2 будут одинаковыми и "î- ковый прибор 4, включенный по дифференциальной схеме (см. фиг. 1) не будет отмечать между ними разность (Л1=0). Хорошо известно, что под действием магнитного поля электроны и ионы резко меняют траекторию своего,движения. Отрицательное свечение очень чувствительно к изменению с воих формы и размеров, вследствие чего сильно меняется проводимость разрядного промежутка и величина разрядного тока.

Положительные ионы и электроны отрица- 40 тельного свечения, попадая под действием силы Лоренца на стенки разрядной трубки, рекомбинируют, не участвуя в переносе электрического тока. В результате этого ток разуяда будет уменьшаться. Это свойство используется в контролирующем устройстве предлагаемого датчика. Г1риближение магнита 3 под действием упругого элемента к разрядной трубке 1 вызовет в ее объеме увеличение магнитного потока, вследствие чего разрядный ток 1 уменьшается. Удаление магнита 3 от разрядной трубки 2 создает увеличение разрядного тока (2. Тогда токовый прибор 4 измерит разность токов Л1 0 и позволит найти величину перемещения и приложенной нагрузки. Экспериментально установленная зависимость разрядного тока от перемещения магнита показала хорошую линейность, что позволяет легко производить градуировку токового прибора.

Формула изобретения

Магнитоуправляемый датчик линейных перемещений и нагрузок, содержащий герметичный корпус с установленными внутри него электродами и постоянный магнит, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения диапазона воспринимаемых датчиком перемещений при одновременном увеличении линейности характеристики, он содержит две газоразрядные трубки, выполненные, например, в форме незамкнутых торов, при этом оси трубок расположены в двух параллельных плоскостях, а в пространстве между упомянутыми,газоразрядными трубками установлен постоянный магнит, имеющий, например, форму тора и выполненный с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной упомянутым плоскостям.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР, Хе 300748

M Кл.2 G 01В 7/04 от 30.04. 1969 ir.

2. «Заводская лаборатория», 1968 r., т. 34, М 5, стр. 613 — 615 (прототип).

540131 ис.

Составитель А. Лобанов

Техред А. Камышин кова

Редактор Е. Гончар

Корректор Е. Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2937/13 Изд. № 359 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5