RU1774269C

RU1774269C - Linear acceleration transducer

Info

Publication number: RU1774269C
Application number: SU904885361A
Authority: RU
Inventors: Ирек Ханифович Хайруллин; Ильгиз Флюсович Янгиров; Флюр Рашитович Исмагилов
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Использование: относитс к информационно-измерительной технике, а более конкретно к средствам индикации и контрол изменений второй производной скорости летательных объектов по времени, Сущность изобретени измерительные обмотки выполнены в виде пружины, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси, закрепленной жестко у основани магнитопровода одним концом, а другим концом св занной с подвижным элементом, причем последний расположен симметрично относительно состыкованных частей магнитопровода. 1 ил.Usage: relates to information-measuring technology, and more particularly to means for indicating and monitoring changes in the second derivative speed of flying objects with respect to time. SUMMARY OF THE INVENTION The measuring windings are made in the form of a spring, freely covering and distributed along the ferromagnetic axis, fixed rigidly at the base of the magnetic circuit at one end and the other end connected to the movable element, the latter being located symmetrically with respect to the joined parts of the magnetic circuit. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к информационно-измерительной технике, а более конкретно - к средствам индикации и контрол изменений второй производной скорости летательных объектов по времени.The invention relates to information measuring equipment, and more particularly, to means for indicating and monitoring changes in the second time derivative of the speed of flying objects.

Известен преобразователь линейных ускорений (1), содержащий полый магни- топровод с пр моугольным внутренним полюсом, две обмотки у основани магнито- провода, соединенные внутренней ферромагнитной осью, и подвижный элемент , выполненный в виде кольца из ради- ально намагниченного магнита, высота которого равна высоте внутреннего кругового полюса и который свободно охватывает ферромагнитную ось магнитопровода, при этом магнитопровод выполнен составным, содержащим две симметричные магнито- м гкие цилиндрические части, состыкован- ные друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку, а весь магнитопровод преобразовател заключен в диамагнитный корпус-экран, при этом внутренн ось магнитопровода выполненаA linear acceleration converter (1) is known, comprising a hollow magnet wire with a rectangular inner pole, two windings at the base of the magnetic wire connected by an internal ferromagnetic axis, and a movable element made in the form of a ring of a radially magnetized magnet, the height of which is equal to the height of the inner circular pole and which freely encompasses the ferromagnetic axis of the magnetic circuit, while the magnetic circuit is made composite, containing two symmetrical soft magnetic cylindrical parts joined to a friend with each other through an annular diamagnetic gasket, and the entire magnetic circuit of the converter is enclosed in a diamagnetic casing-screen, while the internal axis of the magnetic circuit is made

составной, содержащей два идентичных цилиндрических стержн из магнитом гкого материала, жестко св занных друг с другом соединительной диамагнитной вставкой с диаметром, равным диаметру стержней, причем внутренн поверхность отверсти подвижного элемента снабжена запрессованной в нее фторопластовой втулкой, свободно охватывающей внутреннюю ось магнитопровода.a component comprising two identical cylindrical rods made of magnetically soft material rigidly connected to each other by a diamagnetic connecting insert with a diameter equal to the diameter of the rods, the inner surface of the opening of the movable element being provided with a fluoroplastic sleeve pressed into it and freely enclosing the internal axis of the magnetic circuit.

Недостатком известного преобразовател линейных ускорений вл етс низкий уровень выходного информационного сигнала , ввиду отсутстви элементов преобразовани потоков рассеивани в полезный информационный сигнал.A disadvantage of the known linear acceleration converter is the low level of the output information signal, due to the absence of elements for converting the scattering fluxes into a useful information signal.

Наиболее близким по технической сущности вл етс выбранный за прототип преобразователь линейных ускорени (И), содержащий цилиндрический полый магнитопровод с пр моугольным внутренним полюсом, две обмотки у основани магнитопровода , соединенные внутренней ферромагнитной осью, и подвижный элемент,The closest in technical essence is the linear acceleration converter (I) selected for the prototype, comprising a cylindrical hollow magnetic circuit with a rectangular inner pole, two windings at the base of the magnetic circuit connected by an internal ferromagnetic axis, and a movable element

Ч|H |

ОABOUT

bb

выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита, высота которого равна высоте внутреннего кругового полюса и который свободно охватывает ферромагнитную ось магнитопровода, при этом магнитопровода выполнен составным, содержащим две симметричные магнитом г- кие цилиндрические части, состыкованные друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку, а весь магнитопровод преобразовател заключен в диамагнитный корпус-экран, при этом внутренн ось магнитопровода выполнена составной, содержащей два идентичных цилиндрических стержн из магнитом гкого материала, жестко св занных друг с другом соединительной диамагнитной вставкой с диаметром, равным диаметру стержней, причем внутренн поверхность отверсти подвижного магнита снабжена запрессованной в нее фторопластовой втулкой, свободно охватывающей внутреннюю ось магнитопровода, а также дополнительно введено кольцо, выполненное из диамагнитного материала, расположенное на пр моугольном внутреннем полюсе магнитопровода.made in the form of a ring of a radially magnetized magnet, the height of which is equal to the height of the inner circular pole and which freely encompasses the ferromagnetic axis of the magnetic circuit, the magnetic circuit is made composite, containing two symmetrical magnetically cylindrical parts joined to each other through a ring diamagnetic gasket, and the entire magnetic circuit of the converter is enclosed in a diamagnetic casing-screen, while the internal axis of the magnetic circuit is made composite, containing two identical cylinders rods made of magnetically soft material rigidly connected to each other by a connecting diamagnetic insert with a diameter equal to the diameter of the rods, the inner surface of the opening of the movable magnet provided with a fluoroplastic sleeve pressed into it, freely enclosing the internal axis of the magnetic circuit, and an additional ring made of diamagnetic material located at the rectangular inner pole of the magnetic circuit.

Недостатком данного технического решени вл етс низкий уровень выходного информационного сигнала, что обусловлено отсутствием элементов преобразовани потоков рассеивани (полей рассеивани в свободных окнах магнитопровода, в околополюсном пространстве, пол выпучивани полюса) в полезный информационный сигнал .The disadvantage of this technical solution is the low level of the output information signal, which is due to the absence of elements for converting the scattering fluxes (scattering fields in the free windows of the magnetic circuit, in near-polar space, the field of buckling of the pole) into a useful information signal.

Цель изобретени - повышение уровн выходного информационного сигнала.The purpose of the invention is to increase the level of the output information signal.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном преобразователе линейных ускорений, содержащем составной цилиндрический полый магнитопровод из симметричных частей, состыкованных друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку; две измерительные обмотки у основани магнитопровода, соединенные внутренней составной ферромагнитной осью, жестко св занные друг с другом соединительной диамагнитной вставкой с диаметром , равным диаметру оси, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита и свободно охватывающего ферромагнитную ось через запрессованную в него фторопластовую втулку, в отличие от прототипа, измерительные обмотки выполнены в виде пружины, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси, и закрепленной жестко у основани магнитопровода одним концом, а другим концом св занной с подвижными элементом, причем последний расположен симметрично относительно состыкованных частей магнитопровода .The goal is achieved in that in the known linear acceleration transducer, comprising a composite cylindrical hollow magnetic circuit of symmetrical parts joined to each other through an annular diamagnetic gasket; two measuring windings at the base of the magnetic circuit, connected by an internal composite ferromagnetic axis, rigidly connected to each other by a connecting diamagnetic insert with a diameter equal to the diameter of the axis, and a movable element made in the form of a ring of a radially magnetized magnet and freely enveloping the ferromagnetic axis through the pressed into it fluoroplastic sleeve, unlike the prototype, the measuring windings are made in the form of a spring, freely covering and distributed along the ferromagnetic axis, and fixed oh rigidly at the base yoke at one end and the other end associated with the movable element, the latter being located symmetrically with respect to the stacked parts of the magnetic circuit.

В науке и технике широко известно применение вышеперечисленных элементов (пружин в устройствах автоматики). Однако именно такое соединение элементов конструкции , т,е, выполнение измерительной обмотки в виде пружины, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси, закрепленной жестко у основани магнитопровода, одним концом, а другим концом св занной с подвижным элементом, причем последний расположен сиМметрично относительно состыкованных частей магнитопровода , позвол ет получить новый эффект, а именно - повышение уровн выходного информационного сигнала за счет преобразовани потоков рассеивани преобразовател в полезный сигнал, т.е. пол рассеивани непосредственно замыкаютс через измерительную обмотку и навод т дополнительное к основной ЭДС в процессе работы:In science and technology, the use of the above elements (springs in automation devices) is widely known. However, it is such a combination of structural elements, i.e., the implementation of a measuring winding in the form of a spring, freely spanning and distributed along the ferromagnetic axis, fixed rigidly at the base of the magnetic circuit, at one end and at the other end connected to the movable element, the latter being arranged symmetrically relative to the docked parts of the magnetic circuit, allows to obtain a new effect, namely, increasing the level of the output information signal by converting the scattering fluxes of the converter into useful th signal, i.e. the scattering field is directly closed through the measuring winding and induce additional to the main EMF during operation:

аФ0 ЈФЈ AF0 ЈFЈ

dt dt dt dt

где Ф0 - основной поток; Ф§- потоки рассеивани ;where Ф0 is the main stream; §-scattering fluxes;

Это соответствует критерию Существенные отличи .This meets the criterion of significant differences.

На фиг. 1 представлен преобразователь линейных ускорений.In FIG. 1 shows a linear acceleration converter.

Преобразователь линейных ускоренийLinear acceleration converter

содержит составной цилиндрический полый магнитопровод из симметричных частей 1, 2, состыкованных друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку 3, две измерительные обмотки 4, 5 у основани 6, 7contains a composite cylindrical hollow magnetic circuit of symmetrical parts 1, 2, joined to each other through an annular diamagnetic gasket 3, two measuring windings 4, 5 at the base 6, 7

магнитопровода, соединенные внутренней составной ферромагнитной осью 8, 9, жестко св занные друг с другом соединительной диамагнитной вставкой 10 с диаметром , равным диаметру осей 8, 9, иmagnetic circuits connected by an internal composite ferromagnetic axis 8, 9, rigidly connected to each other by a connecting diamagnetic insert 10 with a diameter equal to the diameter of the axes 8, 9, and

подвижный элемент 11, выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита и свободно охватывающего ферромагнитную ось 8, 9 через запрессованную в него фторопластовую втулку 12. Измерительные обмотки 4. 5 (соединенные согласно-последовательно ) выполнены в виде пружины 13, 14, свободно охватывающей и распределенной по ферромагнитной оси 8, 9 и закрепленной жестко у основани 6, 7a movable element 11, made in the form of a ring of a radially magnetized magnet and freely covering the ferromagnetic axis 8, 9 through a fluoroplastic sleeve 12 pressed into it. The measuring windings 4. 5 (connected in series) are made in the form of a spring 13, 14, freely covering and distributed along the ferromagnetic axis 8, 9 and fixed rigidly at the base 6, 7

магнитопровода одним концом, а Другим концом св занной с подвижным элементом 11, причем последний расположен симметрично относительно состыкованных частей 1.2 магнитопровода. Магнитопровод преобразовател снабжен внешним диамагнитным корпусом (на фиг. 1 не показан), выполн ющим функции электростатического экрана.the magnetic circuit at one end and the other end connected to the movable element 11, the latter being located symmetrically with respect to the joined parts 1.2 of the magnetic circuit. The magnetic circuit of the transducer is equipped with an external diamagnetic casing (not shown in Fig. 1), which acts as an electrostatic screen.

За вл емый преобразователь работает следующим образом:The inventive converter operates as follows:

При перемещении контролируемого объекта с неизменной скоростью, подвижный элемент 11 находитс в нейтральном состо нии относительно симметричных час- тей 1, 2 магнитопровода и в обмотках 4, 5 ЭДС наводитьс нб будет.When the controlled object is moved at a constant speed, the movable element 11 is in a neutral state with respect to the symmetrical parts 1, 2 of the magnetic circuit and EMF will be induced in the windings 4, 5 of the EMF.

Если контролируемый обьект перемещаетс с посто нным временным градиентом скорости (ускорени ), то имеет место фиксированное смещение подвижного элемента 11 вдоль ферромагнитной оси 8, 9 благодар пружинами 13, 14, переменна составл юща магнитного потока отсутствует , и ЭДС в измерительных обмотках 4, 5 наводитьс не будет.If the controlled object moves with a constant temporal velocity (acceleration) gradient, then there is a fixed displacement of the movable element 11 along the ferromagnetic axis 8, 9 due to the springs 13, 14, there is no variable component of the magnetic flux, and the EMF in the measuring windings 4, 5 is induced will not be.

В случа х, когда перемещение исследуемого объекта сопровождаетс вибраци ми ускорени , на подвижный инерционный элемент 11 воздействует переменное по ве- личине и знаку усилие; вызывающее непрерывное смещение магнитного кольца 11 вдоль ферромагнитной оси 8, 9. Происход щее при этом перераспределение излучаемого подвижным элементом 11 магнитного потока между двум расчлененными диамагнитной прокладкой 3 ветв ми магнитопровода приводит к по влению на выходе согласно-последовательных включенных измерительных обмоток-пружин 13, 14 ЭДС, величина которой вл етс в каждый момент времени пропорциональной временному градиенту ускорени контролируемого объекта. При этом особенностью функционировани данного преобразова- тел вл етс то, что кроме основного потока , замыкающего через магнитопровод иIn cases where the movement of the test object is accompanied by acceleration vibrations, a variable in magnitude and sign force acts on the movable inertial element 11; causing a continuous displacement of the magnetic ring 11 along the ferromagnetic axis 8, 9. The redistribution of the magnetic flux emitted by the movable element 11 between the two branches of the magnetic circuit dissected by the diamagnetic spacer 3, resulting in this, leads to the appearance of successively connected measuring spring windings 13, 14 EMF, the value of which at each moment of time is proportional to the time gradient of acceleration of the controlled object. At the same time, a feature of the functioning of this transducer is that in addition to the main stream closing through the magnetic circuit and

ось преобразовател , в наведении ЭДС на выходе сигнальных обмоток 4, 5 участвуют также магнитные потоки рассеивани : благодар замыканию их через измерительные обмотки-пружины 13, 14, что создает дополнительное значение ЭДС. В итоге, результирующее значение выходного информационного сигнала повышаетс .the axis of the transducer, magnetic leakage fluxes are also involved in the induction of the EMF at the output of the signal windings 4, 5: due to their closure through the measuring coil windings 13, 14, which creates an additional EMF value. As a result, the resulting value of the output information signal is increased.

Таким образом, предложенна конструкци , по сравнению с прототипом, позво- л ет повысить уровень выходного информационного сигнала. Одновременно существенно повыситс чувствительность и крутизна преобразовательной характеристики преобразовател .Thus, the proposed design, in comparison with the prototype, allows to increase the level of the output information signal. At the same time, the sensitivity and steepness of the conversion characteristic of the converter will increase significantly.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A linear acceleration transducer comprising a composite cylindrical hollow magnetic circuit of symmetrical parts joined to each other through an annular diamagnetic spacer, two measuring windings connected by an internal composite ferromagnetic axis, rigidly connected to one another by a connecting diamagnetic insert with a diameter equal to the diameter of the axis, and a movable element made in the form of a ring of a radial magnetized magnet and freely covering the ferromagnetic axis through the press a fluoroplastic sleeve therein, characterized in that, in order to increase the level of the output information signal, the measuring windings are made in the form of a spring, freely spanning, distributed along the ferromagnetic axis and fixed rigidly at the base of the magnetic circuit at one end and connected to the movable element at the other end and the latter is located symmetrically relative to the docked parts of the magnetic circuit.