ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
INDUCTANCE SENSOR OF LINEAR MOVEMENTS

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в гидравлических системах летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях поршней гидроцилиндров.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению - прототипом - является индукционный датчик линейного перемещения со стальным немагнитным штоком (см. Патент RU 2367901 C1).
Недостатком известного устройства является несимметричность выходной характеристики. Это происходит вследствие того, что под воздействием электромагнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения, в немагнитном стальном штоке, который соединяет сердечник с контролируемым объектом, возникают вихревые токи. Эти вихревые токи создают намагничивающую силу, которая работает в противофазе к намагничивающей силе обмотки возбуждения датчика. При этом суммарная намагничивающая сила обмотки возбуждения в пространстве, занимаемом стальным немагнитным штоком, существенно снижается. А поскольку это влияние на измерительные полуобмотки и две половины обмотки возбуждения не одинаково, то вследствие этого выходная характеристика датчика становится несимметричной относительно среднего положения сердечника. Особенно это заметно на длинноходовых датчиках.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка.
Так как величина вихревых токов прямо пропорциональна электродвижущей силе короткозамкнутого витка и обратно пропорционально сопротивлению короткозамкнутого витка, то уменьшить величину вихревых токов можно, увеличивая сопротивление короткозамкнутого витка или уменьшая электродвижущую силу короткозамкнутого витка.
Поставленная задача решается путем увеличения длины короткозамкнутого витка и уменьшения площади штока в поперечном сечении. Для этого в стальном немагнитном штоке выполнены четыре продольных паза, симметричных относительно оси штока.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рис.1. Поскольку известно, что вихревые токи замыкаются по кольцу, если рассматривать поперечное сечение штока, и наибольшая плотность тока сосредоточена в поверхносном слое, то выполнение штока с продольными пазами приводит к значительному уменьшению величины вихревых токов, вследствие увеличения длины короткозамкнутого витка в каждом поперечном сечении штока. Кроме того, на сечении А-А видно, что с помощью пазов значительно уменьшилась площадь поперечного сечения штока, а следовательно, уменьшилась электродвижущая сила короткозамкнутого витка. При предлагаемой конструкции штока, возникающие в нем вихревые токи, ничтожно малы и их влиянием на обмотки можно пренебречь. Выходная характеристика датчика в этом случае будет симметричной. Колличество пазов и их геометрические размеры определяются из условия прочности и жесткости штока.
Общая схема заявляемого устройства показана на рис.2
Индукционный датчик линейных перемещений содержит катушку, внутри которой помещен подвижный сердечник 1, выполненный из ферромагнитного материала, который посредством стального немагнитного штока 2 соединен механически с контролируемым объектом, каркас 6 из немагнитного материала, на котором расположена обмотка возбуждения 5, на клеммы которой подается напряжение переменного тока, две встречно включенные измерительные обмотки 3 и 4, с выводов которых снимается напряжение полезного сигнала.
Описанное устройство испытано в лабораторных и промышленных условиях, и показало высокую симметричность выходной характеристики.