книги из ГПНТБ / Зарипов, М. Ф. Индуктивные датчики с улучшенными метрологическими характеристиками [учеб. пособие]

Гос. ii'/O;ичнач

Зарипов М.Ф., Лиманов И.А. Индуктивные датчики с улучшенными метрологическими характеристиками. Учебное пособие. Уфа, 1974г.

В книге приводятся результаты многолетних исследований авто­ ров в области индуктивных преобразователей с распределенными пара­ метрами и экранированными подвижными сердечниками, к достоинствам которых относятся: расширенный диапазон перемещений при высокой линейности статической характеристики, незначительное изменение фазы выходного.сигнала при перемещении подвижного оердечника, уменьшение электромеханических усилий,действующих на подвижную часть преобразователя,простота конструкции, технологичность и взаииозаменяемость.

Ответственный редактор к.т.н. доцент Ураксеев М.А

-3 -

ВВ Е Д Е Н И Е

Директивы ХХ1У съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на I97I-I975 годы поставили задачу дальнейшего продвижения советского общества по пути в комму­ низму, успешного строительства его материально-технической базы, укрепления оборонной мощи страны на основе высоких тем­ пов развития производства, повышения его эффективности, науч­ но-технического прогресса и ускорения роста производительности груда.

В свази с повышением эффективности производства и развитием автоматизированных систем управления постоянно возрастает зна­ чение информационно-измерительных систем (ИИС) для контроля и управления различными технологическими процессами. ИЙС охваты­ вают средства измерительной и вычислительной техники. Среди них Moiyi быть как сравнительно простые, предназначенные только для регистрации я хранения поступапцей информации, так и слож­ ные, осуществляющие информационные процессы по сбору, преобра­ зованию, обработке по оптимальным алгоритмам, хранению и выдаче большого количества параметров об исследуема и управляемее объектах.

Значительное внимание при этом уделяется созданию и разра­ ботке новых эффективных элементов Ш С - первичных преобразова­ телей - датчиков, которые осуществляют преобразование разнооб­ разных физических величин - усилия, перемещения, давления, ско­ рости, момента, температуры и т.д. - в единую электрическую ве­ личину ( ток, напряжение, частоту, фазу ), удобную для передачи и последующей переработки.

- 4 -

Вводимая в первичные преобразователи информация чаще всего представляет собой аналоговую величину, поэтому первичные пре­

образователи, принимающие эту информацию, представляют собой устройства аналогового типа.

Каи показывает статистика, значительное количество устройств

измерения, контроля и регулирования неэлектрических величин включают в себя датчики линейных и угловых перемещений. Таким образом, перемещение является для большинства устройств автома­ тики, информационно-измерительной н вычислительной техники либо входной, либо выходной величиной, занимая в этом отношении одно из первых мест среди всех других физических величин.

Б ряде случаев применение электромагнитных датчиков пере-

*

мещений значительно упрощает ИИС, поэтоцу в последние годы боль­ шое внимание уделяется разработке и исследованию преобразовате­ лей с распределенными электромагнитными параметрами - индуктив­ ных, трансформаторных ( взаимоиндуктивных ), экранных и других датчиков, которые отличаются высокой чувствительностью, значи­ тельной выходной мощностью, простотой, универсальностью и на­

дежностью [ I ] . Оригинальные конструкции таких преобразовате­

лей, а также вопросы теории и расчета разработаны и описаны в трудах Б.Я.Петрова, Б.С.Сотскова, 1.Ф.Куликовского, Ы.Ф.Зари­ пова, Д.И.Агейкина, Б.Е.Буля, Н-Е.Нонихова, Д.А.Бровкина, A.I.

Дорофеева, В.С.Соболева и других ученых [ 2 * 9 ] .

Однако потребности практики таковы, что область применения электромагнитных датчиков часто ограничивается:

1) степенью нелинейности статических характеристик, их жесткостью;

2) зависимостью фазы выходного сигнала от координаты под­ вижной части;

3) электромеханическими усилиями, действующий на ™ дт>-т-

Г Л А В А I

ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И ДАТЧИКИ С УЛУЧШЕННЫМИ МЕТРОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

§ I-I. Интгуктипные датчики с ш ы гндтннм гЬерроыагнитным

пвппвчииком ( ИДС )

Принцип действия этих датчиков основан на том, что при пере­

мещении таких подвижных элементов, как ферромагнитный сердечник,

изменяются величины магнитных и электрических параметров, опре­ деленным образом распределенных вдоль пути перемещений подвиж­

ной части [2] .

*

Не каждая конструкция ИДС, представленная в классификационной

таблице на рис.1-1, отвечает в полной мере специфичным требова­ ниям, предъявляемым к датчикам перемещений, основными из которых являются.’ I) широкий диапазон контролируемых перемещений; 2) вы­ сокая разреаапцая способность; 3) линейность статической харак­ теристики; 4) высокая чувствительность; 5) минимальная зависи­ мость фазы выходного сигнала от координаты подвижной части; 6) минимальные электромеханические усилия, действующие на подвиж­ ную часть датчика [ з ] .

При выборе ИДС по диапазону контролируема: перемещений стре­ мятся при достаточно высокой чувствительности обеспечить минималь­ ные поперечные габариты датчика.С этой точки зрения удобно клао-

оифицировать существующие датчики перемещений по следующим груп­ пам:

I. Датчики малых перемещений» рис. (i-l) [l»4], т.е. ИДС с пер менным зазором, можно разделить:

I) Датчики микроперенещений. Контролируемый диапазон:

- 8 -

*т =0,5*1, в основном ИДС о переменной площадью зазора и солено­ идного типа.

2) Датчики больших и весьма больших перемещений, рис ^I-l) [ll,12] , Хм= ± (50 ♦ 10000 ) мм; £ г = 5 ♦ 100.

Рассмотрим одноэлементную конструкцию НДС из классификацион­

ной таблицы на рис.1-1 [i]. Магнитная система индуктивного датчи-

«

ка состоит из неподвижного ферромагнитного броневого сердечника I

с возбуждающей обмоткой 2 и подвижного ферромагнитного сердечника 3,

при перемещении которого изменяется воздушный зазор S'.

Sax видно из рис.1-2,потокораспределение в нагнитопроводе