RU2580212C1

RU2580212C1 - Rate of change of acceleration sensor

Info

Publication number: RU2580212C1
Application number: RU2015101014/28A
Authority: RU
Inventors: Флюр Рашитович Исмагилов; Ирек Ханифович Хайруллин; Ильгиз Флюсович Янгиров; Денис Вилевич Максудов; Татьяна Александровна Волкова
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: acceleration rate change sensor comprises a rotor with permanent magnets, stator with magnetic core, measuring coil, the measuring winding fixed electric output ends on fixed axle is located on a flat spiral spring and has lengthwise skewed slots, and rotor permanent magnets are arranged relative to each other opposite polarities and are fixed on the inner wall of the magnetic conductor.

EFFECT: high sensitivity of the sensor.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и вибрационной технике, в частности к средствам индикации и контроля измерений второй производной скорости летательных объектов во времени, генерации низкочастотных механических колебаний, и предназначено для использования в приборостроении и машиностроении.The invention relates to information-measuring equipment and vibration technology, in particular to means for indicating and monitoring measurements of the second derivative of the speed of flying objects in time, generating low-frequency mechanical vibrations, and is intended for use in instrumentation and mechanical engineering.

Известен преобразователь линейных ускорений (авторское свидетельство СССР №1051436, кл. G01P 15/11, 1982 г.), содержащий цилиндрический полый магнитопровод с прямоугольным внутренним полюсом, две обмотки у оснований магнитопровода, соединенных внутренней ферромагнитной осью, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита, высота которого равна высоте внутреннего кругового полюса и который свободно охватывает ферромагнитную ось магнитопровода, магнитопровод выполнен составным, содержащим две симметричные магнитомягкие цилиндрические части, состыкованные друг с другом через кольцевую диамагнитную прокладку, а весь магнитопровод преобразователя заключен в диамагнитный корпус-экран.A known linear acceleration converter (USSR author's certificate No. 1051436, class G01P 15/11, 1982) containing 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 made in the form rings of a radially magnetized magnet, the height of which is equal to the height of the inner circular pole and which freely covers the ferromagnetic axis of the magnetic circuit, the magnetic circuit is made composite, containing two symmetrical soft, cylindrical parts docked to each other through an annular diamagnetic gasket, and the entire magnetic circuit of the converter is enclosed in a diamagnetic casing screen.

Недостатками аналога являются невысокая чувствительность и нелинейность выходной характеристики.The disadvantages of the analogue are the low sensitivity and non-linearity of the output characteristic.

Известен датчик скорости изменения ускорения (авторское свидетельство СССР №466455, кл. G01P 15/08, 1972 г.), содержащий инерционное тело и плунжер, подвешенные на упругих подвесах в корпусе, заполненном газом, датчики перемещения тела и цилиндрического плунжера, датчики силы и компенсационные силы обратной связи датчиков перемещения с датчиками силы. Плунжер выполнен с внутренней центральной перегородкой, а инерционное тело с торцов снабжено цилиндрическими обращенными внутрь его выступами, расположенными с зазором в полостях плунжера.A known acceleration change speed sensor (USSR author's certificate No. 4666455, class G01P 15/08, 1972), comprising an inertial body and a plunger suspended on elastic suspensions in a body filled with gas, body and cylindrical plunger displacement sensors, force and compensating feedback forces of displacement sensors with force sensors. The plunger is made with an internal central partition, and the inertial body from the ends is equipped with cylindrical inwardly facing protrusions located with a gap in the cavities of the plunger.

Недостатком аналога является сложность его конструкции.The disadvantage of an analogue is the complexity of its design.

Наиболее близким техническим решением является датчик линейных ускорений (патент РФ №2121146, кл. G01P 15/11, 1997 г.), содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с магнитопроводом и измерительной и выходной обмотками, магнитопровод выполнен в виде двух концентричных колец, соединенных радиальными перемычками, измерительная обмотка выполнена в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на внутреннее кольцо магнитопровода, а выходная обмотка намотана на каждую секцию второго кольца магнитопровода, причем магнитопровод снабжен третьим расположенным снаружи концентричным кольцом, соединенным с вторым кольцом магнитопровода радиальными расположенными в створе с основными перемычками магнитопровода, дополнительной измерительной обмоткой, выполненной в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на третье кольцо магнитопровода, а ротор датчика снабжен дополнительным постоянным магнитом, расположенным концентрично основному магниту с направлением одноименных полюсов встречно один другому.The closest technical solution is a linear acceleration sensor (RF patent No. 2111146, class G01P 15/11, 1997), containing a rotor with a permanent magnet, a stator with a magnetic circuit and measuring and output windings, the magnetic circuit is made in the form of two concentric rings connected radial jumpers, the measuring winding is made in the form of two short-circuited diametrically opposite sections wound on the inner ring of the magnetic circuit, and the output winding is wound on each section of the second ring of the magnetic circuit, the yoke is equipped with a third concentric ring located outside, connected to the second ring of the magnetic circuit radially located in alignment with the main jumpers of the magnetic circuit, with an additional measuring winding made in the form of two short-circuited diametrically opposite sections wound on the third magnetic circuit ring, and the sensor rotor is equipped with an additional permanent magnet located concentrically to the main magnet with the direction of the poles of the same name counter to one another.

Недостатком прототипа является нелинейность выходной характеристики из-за присутствия в информационном сигнале высших гармоник, которые искажают действительный сигнал с объекта.The disadvantage of the prototype is the non-linearity of the output characteristic due to the presence in the information signal of higher harmonics that distort the actual signal from the object.

Задача изобретения - упрощение конструкции.The objective of the invention is to simplify the design.

Технический результат - улучшение выходных характеристик и повышение чувствительности датчика.EFFECT: improved output characteristics and increased sensitivity of the sensor.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что предложен датчик скорости изменения ускорения, содержащий ротор с постоянными магнитами, статор с магнитопроводом, измерительную обмотку, в котором согласно изобретению измерительная обмотка, закрепленная электрическими выводными концами на неподвижной оси, расположена на плоской спиральной пружине и выполнена с продольными косыми прорезями, а постоянные магниты ротора расположены относительно друг друга противоположными полярностями и закреплены на внутренней стенке магнитопровода.This problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the proposed acceleration change speed sensor comprising a rotor with permanent magnets, a stator with a magnetic circuit, a measuring winding, in which according to the invention the measuring winding, fixed by electrical output ends on a fixed axis, is located on a flat spiral spring and is made with longitudinal oblique slots, and the permanent magnets of the rotor are located relative to each other with opposite polarities and are fixed on the inside th wall of the magnetic circuit.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема датчика скорости изменения ускорения.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a speed sensor for changing acceleration.

Датчик скорости изменения ускорения содержит ротор с постоянными магнитами 1, статор с магнитопроводом 2, измерительную обмотку 3, плоскую спиральную пружину 4, на которую намотана измерительная обмотка 3, закрепленная электрическими выводными концами 5 на неподвижной оси с подвижным элементом 6. Постоянные магниты 1 расположены относительно друг друга противоположными полярностями и закреплены на внутренней стенке магнитопровода 2, служащего корпусом и выполненного прямоугольным. С целью улучшения выходных характеристик и повышения функциональных возможностей на плоской спиральной измерительной обмотке 3 выполнены продольные косые прорези. Выполнение продольных прорезей со скосом способствует увеличению механических характеристик, повышению его линейности за счет компенсации высших нечетных гармоник v=3; 5; 7…, т.е. уничтожаются обратные вращающиеся магнитные поля и последние приводят как к линейности выходных преобразовательных характеристик генератора, так и их увеличению по величине.The acceleration change rate sensor comprises a rotor with permanent magnets 1, a stator with a magnetic core 2, a measuring coil 3, a flat coil spring 4, on which a measuring coil 3 is wound, fixed by electrical output ends 5 on a fixed axis with a movable element 6. Permanent magnets 1 are located relative to each other with opposite polarities and are fixed on the inner wall of the magnetic circuit 2, which serves as a body and is made rectangular. In order to improve the output characteristics and increase the functionality on a flat spiral measuring winding 3 longitudinal oblique slots are made. Performing longitudinal slots with a bevel helps to increase mechanical characteristics, increase its linearity by compensating for higher odd harmonics v = 3; 5; 7 ... i.e. reverse rotating magnetic fields are destroyed and the latter lead to both linearity of the output conversion characteristics of the generator and their increase in magnitude.

Датчик скорости изменения ускорения работает следующим образом.The speed sensor changes the acceleration operates as follows.

При перемещении контролируемого объекта с неизменной скоростью подвижный элемент 6 неподвижен, следовательно, ЭДС в нем наводиться не будет. Если контролируемый объект перемещается с постоянным временным градиентом скоростей, то на подвижный элемент 6 датчика действует постоянная по величине сила и он получает фиксированное смещение, что вызывает наведение ЭДС, определяемое измерительной обмоткой 3. В случаях, когда при перемещении исследуемого объекта имеют место вариации ускорения, на подвижный элемент 6 воздействует попеременное по величине и знаку усилие, вызывающее закручивание и раскручивание спиральной пружины 4, относительно ее оси, в результате при колебательном движении пружины 4 относительно магнитного поля постоянных магнитов 1 в ней будет наводиться ЭДС движения, пропорциональная скорости изменения ускорения контролируемого объекта. Электрический сигнал снимается с электрических выводных концов обмотки 5 и при необходимости может быть усилен при помощи усилителя (на чертеже не изображен).When moving the controlled object at a constant speed, the movable element 6 is stationary, therefore, EMF will not be induced in it. If the controlled object moves with a constant temporal gradient of speeds, then the moving element 6 of the sensor is affected by a constant force and it receives a fixed displacement, which induces the emf induced by the measuring winding 3. In cases when acceleration variations occur during the movement of the studied object, the movable element 6 is affected by a force alternating in magnitude and sign, causing twisting and untwisting of the spiral spring 4, relative to its axis, as a result of oscillating motion the pressure of the spring 4 relative to the magnetic field of the permanent magnets 1 in it will be induced EMF movement proportional to the rate of change of the acceleration of the controlled object. The electrical signal is removed from the electrical output ends of the winding 5 and, if necessary, can be amplified by an amplifier (not shown in the drawing).

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить чувствительность датчика за счет использования измерительной обмотки, расположенной на подвижном элементе, выполненном в виде спиральной пружины.Thus, the claimed invention allows to increase the sensitivity of the sensor through the use of a measuring winding located on a movable element made in the form of a spiral spring.

Кроме того, заявляемое изобретение позволяет повысить выходные характеристики и линейность работы датчика в режиме генератора механических колебаний за счет выполнения косых прорезей на измерительной обмотке.In addition, the claimed invention improves the output characteristics and linearity of the sensor in the mode of a generator of mechanical vibrations by performing oblique slots on the measuring winding.

Claims

The acceleration change rate sensor comprising a rotor with permanent magnets, a stator with a magnetic circuit, a measuring winding, characterized in that the measuring winding, fixed by electrical output ends on a fixed axis, is located on a flat spiral spring and is made with longitudinal oblique slots, and the permanent rotor magnets are located relative to each other with opposite polarities and mounted on the inner wall of the magnetic circuit.