Магнитострикционный датчик перемещений

 

Союз Советских

Социалистических

Респубяия (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено06.10.75 (21}21782 BI tI с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опублнковано25.03.77.Бюллетень № 11 (45) Дата опубликования описания 20,06.77

Гасударственный квинтет

Саветв Мнннстрае СССР

as делам нвааретеннй н аткрытнй (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Л вторы изобретения

Э. A. Артемьев и А. И. Надеев (71) Заявитель

Астраханский технический институт ръ бной промышленности и хозяйства (54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ДАТЧИК

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ и

Изобретение относигся к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля линейных перемещений.

Известны переменные ультразвуковые линии задержки, в которых для передачи упругих колебаний с одного звукопровода на другой используется подвижный контакт1ный ролик.

Наиболее близким к изобретению по тех- 1О нической сущности является магнитострикционный датчик линейных перемещений, содержащий звуко-провод, передающую и приемную катушки, демпферы..

Подвижная катушка в этом датчике 15 соединяется с электронной схемой при помощи высокочастотного кабеля, длина которого должна быть не меньше верхнего предела измерения перемещений. Наличие соединительного кабеля значительной дли- еп ны ограничивает верхний диапазон измеряемых перемещений, вносит дополнительную погрешность вследствие запаздывания сигнала в кабеле; на надежность датчика отрицательно влияет наличие подвижных ак

2 токопроводов, Кроме того, звукопроводы из магнитомягких материалов обладают низкой температурной стабильностью и сильным затуханием, обуславпиваюип м низкие к.п.д. и коэффициент передачи.

С целью расширения функциональных возможностей в предлагаемом магнитострикционном датчике катушки закреплены на звукопроводе неподвижно, а с объектом, перемещение которого измеряется, жестко связан подвижный элемент, имеющий постоянный контакт со звукопроводом.

Помимо этого, для увеличения амплитуды отраженного сигнала и повышения надежности в условиях вибрации подвижный элемент выполняют в виде сдвоенного ролика с проточкой по форме звукопровода.

Йля повышения эффективности передачи и уменьшения температурной погрешности целесообразно звукопр овод изготавливать из материала, обладающего низким поглощением упругой волны и высокой температуркой стабильностью, а участки звукопровода под катушками покрывать никелем.

551806

l0 гце P. — расстояние между катушками;

V - -скорость распространения упругой волны.

Упругая волна, прохода под приемной катушкой, наводит в ней э, д. с. и, раог;р->страняясь далее, доходит до подвижного элелгента 4 и отражается от него. Отраже.щая волна, проходя под приемной xaryII>- 50 кой, вновь наводит в ней э. д. с. Когда упругая волна доходит до концов эвукопровода, она ноглощаетса демнферами.

Выходной величиной датчика является время 55

2х

Ь = — у х .у

Па фиг. 1 приведена принципиальная

<-.л га предлагаемого магнитосгрикционнг

ro IIIIT BKII; на фиг. 2 изображен в двух

- >-; кциях подвижный элемент в виде сдвоен::ого ролика. 5

На звукопроводе 1, изготовленном из матери:.ла, обладающего магнитострикционнг ми свойствами, установлены две неподвижные катушки: передающая 2 и приемная

3. Подвижный элемент датчика в виде сдвоенного ролика 4 (фиг. 2) может переменяться вдоль звукопровода, сохраняя с ним постоянный контакт, и жестко связан с объектом, перемещение которого изм ряется. Для поглощения колебаний, or- p раженных от концов звукопровода, служат дем»феры 5. Для повышения эффективности преобразования звукопровод в местах установки в «Ом катушек подмагничивается пг>сг>янн»гми магнитами 6. 20

Звукопровод может быть также изготов лен иэ дисперсионно-твердеющих сплавов или других материалов, обладающих низкими м:: гнитострикционными свойствалги, но

ОтЛИ ГНЮщИХСЯ МаЛЫМ ЗатуХаНПОМ И ВЫСОКОЙ телг> -:ратурной стабильностью. При этом уч»с.ки эвукопровода Hofl катушкалги для и i::üø. ;:.ния коэффипп >нта электромеханической

СГ>ИЗИ >II>K!>»II> >Ю>ТСЯ ТОНГГ»Л1 СЛОЕМ НИКЕЛЯ. и ко;- ..;.->крапл:»i>e передающей и прием 39 !

I.и. :; гуще. И,> ..>вуконроьоде приводит к уа .л I генпго ди>на»>ического дипаэона измерю ли и навьи нию наде.кност>г датчика.

Датчик работ .". г следу)огшглг образом, Имг улус To!.», под >иае1 п.гй нн передаю- 85 шую катушку 2, вг>эбужла т на участке

Звуко>П г>н .:::., Нахо,я»емся под катушкой, упру" Ф ворчу, Ko?0p»>l расг>ро траняется е>: io. эву.,оправ,д и:,остигает приемной к>, у>чки 3 через время 40

Е

o y

4 где Х -измеряемое перемещение (расстояниее or приемной катушки до ролика).

Зависимость выходной величины датчика 1х от скорости распространения упругой волны является источником дополнительной погрешности иэ-за влияния различных дестабилизирующих факторов (температура, внутренние напряжения и т. и.). Для исключения этой погрешности и получения результата измерения в единицах измеряемого параметра в качестве выходной величины датчика можно исполгчовать отношение времени „к времени распространения упругой волны между неподвижными катушками т.о х 2х/ 2

Q= —" = = — Х=КХ. т, е,(ч е,„

И".пользование отношения 0 е качестве выходной величины fl, г . а о:.гим>о повышения точности измерения перемещений дает воэможность простым подбором расстояния между неподвижн»глги катушками получать требуемый масштаб измерения без каки>.-либо дополнительных приспсс. блений.

Фnðмула изобретения

1. Магнитострикционный датчик перемещений, содержащий эвуконровод, передмощую и приемную катушки, домпфе„";I, о гл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воз. >SKI>ocT> и да чика, кг>тушки закреплены на зьукоироводе неподвижно, - с объект>>л >н.ремещение которого иэмО,>иегся, жгстко связан подвижный элемент, имеющий пос гоянный контакт со звук;проводом.

2. Датчик по п. 1, о т г> и ч о г шийся тем, что» с целью увс>I чения амплитуды отраженного сигнала, подвижный элемент выполнен в виде ролика с проточкой по форме эвукопровода.

3. Датчик по пп. 1 и 2, о т л u i а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности в условиях вибраций, ролик выполнен сдвоенным.

4. Датчик по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности передачи и уменьщения температурной погрешности, звукопровод выполнен иэ материала, обладающего низким поглощением упругой волны и высокой температурной стабильностью, а участки звукопровода под катушками покрыты никелем.

551806

Составитель В. Валуев

Редактор Г. Котельский Техред A. богдан Корректор А. Власенко

Заказ 138/32 Тираж 872 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4