ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ВЗАИМОИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
DIFFERENTIAL MUTUALLY INDUCTIVE DISPLACEMENT SENSOR

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля линейных перемещений, например для контроля тепловых перемещений оборудования и трубопроводов на АЭС.
Известны датчики линейных перемещений различных типов, в том числе и дифференциально-трансформаторные датчики цилиндрической формы [1], состоящие из корпуса, внутри которого на каркасе расположены две рядовые распределенные обмотки - первичная питающая и вторичная измерительная, состоящая из двух встречно включенных секций, разделенных перегородкой. Внутри обмоток перемещается подвижный якорь из ферромагнитного материала, закрепленный на штоке, контактирующем с объектом измерений.
К недостаткам таких датчиков относятся сравнительно большие габариты и масса, которые определяются в основном диапазоном измеряемых перемещений, а также элементами, соединяющими датчик с объектом измерений. Для обеспечения линейности выходной характеристики датчика длина обмоток должна быть, как правило, в 2,5 раза больше величины диапазона измерения. Кроме того, при оснащении датчика возвратной пружиной, расположенной в корпусе датчика, длина корпуса датчика увеличивается на длину пружины.
Наиболее актуально это является для датчиков, предназначенных для измерения перемещений свыше 100 мм.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является дифференциальный индуктивный датчик перемещений [2].
Датчик содержит размещенные соосно две катушки индуктивности, включенные дифференциально, и подпружиненный пружиной шток, на котором закреплен ферромагнитный якорь. При перемещении штока вместе с ним перемещается и якорь, при этом изменяются с противоположным знаком индуктивности обеих катушек.
Недостатком датчика является низкая надежность, обусловленная невозможностью измерения продольных перемещений при поперечных перемещениях контролируемого объекта и большие габариты за счет расположения пружины в корпусе датчика.
Целью изобретения является повышение надежности, уменьшение габаритов.
Поставленная цель достигается тем, в дифференциальном взаимоиндуктивном датчике перемещений, содержащем корпус с ферромагнитным экраном и крышками, одна из которых служит ограничителем перемещения подпружиненного пружиной штока, предназначенного для связи с объектом измерений, закрепленный на штоке ферромагнитный якорь, расположенные в корпусе соосно две соединенные дифференциально катушки индуктивности, согласно изобретению в него введена дополнительно обмотка питания, а пружина расположена на корпусе и имеет стакан для защиты пружины с наконечником и контактным элементом, выполненным в виде шарика с возможностью вращения.
На фиг.1 показана конструкция датчика.
Дифференциальный взаимоиндуктивный датчик перемещений содержит корпус (1) с ферромагнитным экраном (9) и крышками (11, 12), одна из которых (11) служит ограничителем перемещения подпружиненного пружиной (7) штока (10), предназначенного для связи с объектом измерений, закрепленный на штоке (10) ферромагнитный якорь (3), расположенные в корпусе соосно две соединенные дифференциально катушки индуктивности (2 и 4), обмотку питания (5), пружину (7), расположенную на корпусе (1), предназначенную для возврата штока (10) в исходное положение, стакан (6) для защиты пружины (7) с наконечником и контактным элементом (8), выполненным в виде шарика с возможностью вращения.
Диференциальный взаимоиндуктивный датчик перемещений работает следующим образом. Контролируемое линейное перемещение объекта измерений воспринимает подпружиненный пружиной (7) шток (10) датчика. Перемещение штока (10), а вместе с ним ферромагнитного якоря (3) относительно измерительных обмоток (2 и 4) при подаче на обмотку питания (5) напряжения приводит к появлению модуляции ЭДС в 2-х измерительных обмотках (2 и 4), которые соединены между собой по схеме, представленной на фиг.2. Величина модуляции ЭДС зависит от положения ферромагнитного якоря (3).
Полученный таким образом электрический сигнал через герметичные клеммные колодки и кабельную линию поступает на вход вторичного преобразователя для преобразования в цифровой выходной код. Пружина (7), предназначенная для возврата штока (10) датчика в исходное положение, расположена снаружи корпуса (1) датчика и внутри стакана (6) для защиты пружины с наконечником и контактным элементом, выполненным в виде шарика (8), имеющим возможность вращения.
Расположение пружины на корпусе датчика обеспечивает уменьшение его габаритов. Наличие стакана для защиты пружины с наконечником и контактным элементом, выполненным в виде шарика с возможностью вращения, обеспечивает продольные измерения при поперечных перемещениях объекта измерений и предохраняет пружину от скручивания, а шток от заклинивания, повышая при этом надежность работы.
Источники информации
1. Л.Х.Шидлович. Дифференциальные трансформаторы и их применение. Энергия, 1966.
2. Патент на изобретение РФ №1298514. Дифференциальный индуктивный датчик перемещений. В.Н.Величко, С.В.Синельников, зарегистрировано 24.06.85.