190041. lajstromszámú szabadalom • Nagy elmozdulások mérésére alkalmas - előírt kimeneti statikus karakterisztikával rendelkező - nyitott mágneses körű fémmagos induktív mérőjelátalakító
190 041 A találmány szerinti induktív mérőjelátalakító az 1. mérőtekercsből és annak belsejében elmozduló 2. fémmagból áll. Az 1. mérőtekercs a térfogatáramra skálázott 3. kúpos üvegcsövein helyezkedik el. Az 1. ábrán a 3. kúpos üvegcső tengelyén lévő nyilak a térfogatáram irányát jelzik. A rotamétert a 4. tartószerkezet foga össze. Az 1. méró'tekercs menetszám sűrűségének változását úgy kell meghatározni, hogy az induktív mérőjelátalakító statikus kimeneti karakterisztikája lineáris legyen. Ennek számítása ismert mérendő mennyiség és primer mérőjelátalakító esetén a szakember számára semmi problémát sem jelent. A menetszám sűrűség tengelymenti változását tehát mindig a primer mérőjelátalakító mérendő mennyiség — elmozdulás jelleggörbéje határozza meg. Az 1. ábra szerinti induktív mérőjelátalakító 1. mérőtekercsének kapcsaira meghatározott frekvenciájú váltakozó feszültséget kapcsolva az 5. váltakozó feszültségű tápforrásról, az 1. mérőtekercs belsejében időben váltakozó inhomogén mágneses tér gerjesztődik. Az időben váltakozó mágneses tér hatására a 2. fémmagban örvényáramok jönnek létre. Az örvényáramok által keltett mágneses tér módosítja az őt kellő mágneses teret,megváltoztatva ezáltal az 1. mérőtekercs eredő mágneses terét, s ezzel megváltozik az 1. mérő tekercs önindukció együtthatója is. Nem mágneses fémmag esetében például kellően megválasztott frekvenciánál a fémmag belsejében a mágneses térerősség nullára csökken. Mivel pedig az 1. mérőtekercs mágneses tere a mérőtekercs hossztengelye mentén változik, a 2. fémmag helyzetétől függően változik az 1. mérőtekercs induktivitása is. Az 1. mérőtekercset 7. kiegyenlítetlen mérőhídba kapcsolva, a híd kimenetén a 6. feszültségmérővel mérhető az induktivitás változással arányos feszültség változás. Az induktivitás változás mérése megfelelő mérőátalakító alkalmazásával áram-, illetve frekvenciaváltozás mérésével is végezhető. Az 1. ábrán a 7. kiegyenlítetlen mérőhíd másik induktív eleme az L. induktivitás, R2 és R3 a 7. kiegyenlítetlen mérőhíd ohmos elemei, Rj pedig nullázó ellenállás. A menetszám sűrűség függvény megfelelő megválasztásával előírt AL (x) statikus karakterisztika biztosítható, ahol AL (x) az 1. mérőtekercs önindukció együtthatójának megváltozása, x pedig a 2. fémmag tengelymenti elmozdulása. Mivel a 2. fémmag elmozdulását számos hatás kiválthatja (erő, nyomás, szint, térfogatáram, stb.), s e hatás - elmozdulás függvények igen eltérőek lehetnek, igen kedvező az előírt statikus karakterisztika. A találmány lényegének kiemelésére a következő példákat közöljük: I. példa Meglévő 25 m3/h méréshatárú vizes rotaméterhez készítünk induktív mérőjelátalakítót. A rotaméter kúpos üvegcsöve 250 mm, az úszó teljes elmozdulása 220 mm. Az úszó anyaga saválló acél. Lineáris menetszám sűrűség eloszlású tekercset helyezünk a rotaméter kúpos üvegcsövére, melynek eredő induktivitása az alábbiak szerint változik: 5 — úszó nélkül: 2j07 mH, — úszó 0 m3/h térfogatáram értéken: 2,06 mH, — úszó 25 m3/h térfogatáram értéken: 1,40 mH. Ez azt jelenti, hogy a maximális térfogatáram kb. 30%-os induktivitás csökkenést okoz. A tekercset kiegyenlítetlen mérőhídba kapcsoljuk, 10 kHz frekvenciájú, 1 V csúcsértékű négyszögellel tápláljuk. A hidat az úszó 0 m3/h térfogatáramnak megfelelő helyzetében nullázzuk. A híd kimenő feszültsége így 0—67 mV tartományban változik, s a térfogatáram lineáris függvénye lesz. A kimenő feszültséget felerősítve, egyenirányítva analóg, vagy digitális kijelzésre alkalmassá lehet tenni. 6 2. példa Köböző tartály szintmérésére induktív mérőjelátalakítót készítünk (max. 1 m-es vízszint változás). 12-0 m hosszú, Ç) 40 mm-es műanyag csőre négyzetgyökös menetszám sűrűség eloszlású tekercset helyezünk. A csövet a köböző tartály tengelye mentén függőlegesen rögzítjük. A cső belsejében alumíniummal bevont műanyag úszó mozog a vízszint változással együtt. Az eredő induktivitás változása az alábbi: — úszó az alsó vízszintnek megfelelő helyzetben : 13,20 mH, — úszó a felső vízszintnek megfelelő helyzetben: 10,12 mH. A maximális vízszint változás kb. 25%-os induktivitás változást okoz. A tekercset kiegyenlítetlen mérőhídra kapcsoljuk, 4 kHz frekvenciájú, 1 V csúcsértékű szinuszjellel tápláljuk. A hidat az úszó 0 vízszintnek megfelelő helyzetében nullázzuk. A híd kimenő feszültsége 0-42 mV tartományban változik, s a vízszint változás lineáris függvénye lesz. Természetesen e két példa csak a találmány jobb megértését szolgálja, annak érvényességi körét nem korlátozza. A találmány szerinti módszer alkalmazásával automatikusan megoldódnak azok a problémák, melyekről korábban már szó volt. Nem kell speciális alakú magot készítenünk, nem kel] megvezetésről gondoskodnunk, nincsenek tömítési problémák, a módszer megbízható, pontos, ipari alkalmazásra megfelelő. Külön, előny az, hogy meglévő mérőkészülékhez is alkalmazható úgy, hogy nincs szükség jelentősebb átalakításra. A kimeneti statikus karakterisztika linearitása minden esetben biztosítható. Szabadalmi igénypontok 1. Nagy elmozdulások mérésére alkalmas - előírt kimeneti statikus karakterisztikával rendelkező — nyitott mágneses körű fémmagos induktív mérőjelátalakító 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5C 55 60 4
