Срибнер Л. А.
Точность индуктивных преобразователей перемещений
Москве
МАШИНОСТРОЕНИЕ
1975
Рецензент д-р техн. наук проф. Л. Я. Цикерман
Срибнер Л. А. Точность индуктивных преобразователей перемещений. «Машиностроение», 1975.
В настоящей книге рассматриваются индуктивные преобразователи, работающие на частоте 50 Гц, нешихтованные (т. е. сплошные) магнитопроводы которых выполнены из обычных конструкционных сталей. Такие преобразователи наиболее технологичны и доступны для изготовления на неспециализированных предприятиях. В книге последние рассматриваются с метрологической точки зрения, т. е. в первую очередь как измерительные устройства. В связи с этим много внимания в книге уделяется анализу погрешностей, методам повышения точности индуктивных преобразователей и методам экспериментального исследования индуктивных преобразователей и их схем.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников, машино- и приборостроительных предприятий, занимающихся автоматизацией производственных процессов и вопросами метрологии.
Редактор издательства Л. С. Тучкова
Технический редактор Е. П. Смирнова
Корректор Я. И. Шарунина
Обложка художника В. Б. Торгашова
© Издательство «Машиностроение», 1975 г.
Содержание книги
Точность индуктивных преобразователей перемещений
Введение
ГЛАВА I. Общие сведения
1. Виды индуктивных преобразователей
2. Метрологические характеристики преобразователей
ГЛАВА II. Погрешности индуктивных преобразователей
3. Погрешности от колебаний величины воздушного зазора
4. Погрешности от колебаний величины напряжения
5. Погрешности упругих и других механических элементов
6. Динамические погрешности
7. Прочие погрешности
ГЛАВА III. Методы повышения точности индуктивных преобразователей
8. Использование дифференциальных схем
9. Выбор рациональной конструкции преобразователя
10. Зубчатые преобразователи
11. Стабилизация параметров и коррекция погрешностей преобразователей
12. Некоторые практические способы повышения точности измерения при использовании индуктивных преобразователей
ГЛАВА IV. Методы расчета прецизионных индуктивных преобразователей
13. Особенности расчета преобразователей
14. Расчет воздушных зазоров, образуемых зубчатыми поверхностями
15. Экспериментальное определение характеристик магнитных материалов
ГЛАВА V. Погрешности индуктивных измерительных схем
16. Погрешности электрических измерительных схем
17. Погрешности вычислительных схем с индуктивными преобразователями
18. Погрешности сложных индуктивных измерительных устройств
ГЛАВА VI. Методы экспериментального исследования прецизионных индуктивных преобразователей
19. Экспериментальное определение метрологических характеристик преобразователей
20. Доводка конструкций преобразователей на основе экспериментальных данных
Список литературы
Введение
В настоящее время измерения линейных размеров (перемещений) составляют 85—95% всех контрольных измерений в промышленности Советского Союза и развитых капиталистических стран, причем в машиностроении они составляют 90—95%, а, например, в электропромышленности — 80%.
Требования к точности изготовления промышленных изделий все время возрастают. В машиностроении особенно высоки требования к точности изготовления подшипников, деталей и узлов гироскопов, топливной аппаратуры, ряда деталей прецизионных станков и т. п. Точность изготовления прецизионных деталей машин и приборов в основном ограничивается точностью измерения, так как, если возможно произвести измерение размера с необходимой точностью, то, как правило, можно его обработать с такой же точностью или во всяком случае отбраковать годные детали от негодных. Поэтому точность изготовления непосредственно связана с точностью измерения.
В настоящее время точность измерений линейных размеров при серийном производстве достигает 1 мкм.
Однако, если при контроле изделий больших размеров (до 1 м) допуск на размер при самых жестких требованиях к точности обработки составляет величину порядка нескольких микрометров, то при контроле изделий малых размеров допуск составляет доли микрометра. Так, точность сортировки шариков по диаметру для прецизионных подшипников в настоящее время достигает 0,1—0,5 мкм. Допуск на толщину некоторых радиодеталей может быть в пределах нескольких ангстрем (10~10 м). При контроле интегральных схем допуск обычно находится в пределах 0,01—0,5 мкм.
Основными направлениями развития средств контрольно-измерительной техники являются:
1) переход от механических отсчетных устройств к оптическим, а от них к фотоэлектрическим или индуктивным;
2) уменьшение измерительного усилия вплоть до снижения его до нуля путем перехода на бесконтактные методы измерения;
3) повышение удобства отсчета-переход на цифровой отсчет (даже в приборах механического действия, например микрометрах);
4) повышение точности измерений за счет многократного повторения измерений и последующей статистической обработки результатов измерения;
5) автоматизация ряда операций процесса измерения, в том числе вычислительных;
6) использование взамен механических связей электромеханических с фотоэлектрическими или индуктивными коррекционными элементами;
7) производство контрольно-измерительных операций непосредственно на рабочих местах в цеховых условиях; зачастую контрольно-измерительные устройства встраивают в производственные машины, совмещая процесс измерения с процессом изготовления изделий.
Это, в свою очередь, повышает требования к таким устройствам: они должны быть надежными, простыми и удобными в обслуживании, не бояться возможных изменений условий окружающей среды, иметь высокую скорость измерения, не снижающую общую производительность технологического оборудования;
8) механизация и автоматизация контроля путем разработки и использования специализированных контрольных измерительных машин (координатных измерительных машин, автоматов для сортировки шариков и т. п.);
9) разработка адаптирующихся измерительных приборов с самонастройкой пределов измерения на измеряемый размер;
10) переход от измерения отдельных размеров к измерениям комплексных параметров, которые определяются сразу рядом размеров (обычно это сочетается с автоматизацией измерений путем применения в таких приборах вычислительных устройств);
11) разработка автоматизированных измерительных систем, включающих вычислительные устройства (в том числе и ЭЦВМ), в которых последние могут решать следующие задачи: выделять полезный сигнал из его смеси с помехой, обрабатывать данные и управлять экспериментом с целью достижения максимальной точности либо минимального времени измерений.
Одним из направлений развития контрольно-измерительной техники, предназначенной для использования непосредственно в цеховых условиях, является разработка индуктивных измерительных устройств, т. е. устройств, использующих индуктивные преобразователи (датчики).
Индуктивные преобразователи имеют простую и надежную конструкцию, они не имеют изнашиваемых деталей и обладают высокой долговечностью. При малых габаритных размерах индуктивные преобразователи имеют большую выходную мощность, что позволяет использовать простые электрические схемы, в большинстве случаев даже не содержащие усилителей. Индуктивные преобразователи имеют высокую точность и стабильность работы и малую чувствительность к изменению условий окружающей среды. Они могут работать в условиях запыления, в широком диапазоне изменения температур, условиях вибрации и т. п. Сами индуктивные преобразователи и их схемы, как правило, не требуют никакого ухода и доступны для работы даже малоквалифицированному персоналу. Индуктивные преобразователи хорошо встраиваются в конструкцию машин и приборов, зачастую составляя с ними единое целое. Индуктивные преобразователи (и индуктивные измерительные устройства) относительно дешевы, технологичны в изготовлении, не требуют для своего производства дефицитных материалов и специального оборудования.
Все это обусловило широкое распросаранение в машино- и приборостроении индуктивных преобразователей.
Многие виды преобразователей выпускаются в нашей стране серийно как приборостроительными, так и машиностроительными, а в частности станкостроительными предприятиями. Заводом «Калибр» серийно выпускаются высокоточные многопредельные индуктивные отсчетные устройства с точностью до сотых долей микрометра. Эти устройства могут работать с одним либо двумя индуктивными преобразователями, включенными либо на суммирование, либо на вычитание показаний. Для отсчета показаний обычно используют стрелочный прибор, а при необходимости регистрации показаний— самопишущий прибор. Для активного контроля на шлифовальных станках предназначаются командоотсчетные индуктивные устройства, подающие команды на изменение подачи и окончание процесса шлифования.
Серийно выпускаются индуктивные кругломеры, прецизионные уровни, профилографы и другие устройства.
В станкостроении получила широкое распространение индуктивная система отсчета координат. Высокоточные координатно-расточные станки с индуктивной отсчетной системой, использующей индуктивные преобразователи с винтообразным якорем, серийно выпускаются рядом отечественных заводов, в том числе одесским станкозаводом им. С. М. Кирова, каунасским заводом" координатно-расточных станков им. Ф. Э. Дзержинского и Одесским заводом прецизионных станков.
В станках с программным управлением используются индуктивные зубчатые преобразователи — фазовый преобразователь типа развернутый сельсин — разработанный новосибирским заводом «Тяжгидростанкопресс», импульсный преобразователь ДПК-1 с треугольным зубом, разработанный ЭНИМСом, аналоговый преобразователь с винтообразным якорем, конструкции одесского станкозавода им. С. М. Кирова и ряд других.
Индуктивные преобразователи использованы в ряде серийно выпускаемых бесконтактных путевых переключателей (типов БВК-24, БСП-11, Д-3, ИКВ, ВКБ 21-18 и др.).
Индуктивные преобразователи являются элементами всевозможных следящих автоматических систем, электрогидравлических, копировальных, электромеханических, для компенсации упругих деформаций станков (системы СПИД), электромеханических коррекционных и многих других.
Индуктивные преобразователи использованы в ряде измерительных устройств для измерения неэлектрических величин (измерители и датчики усилий, моментов, давлений и т. п.).
Широко используются индуктивные преобразователи в элементах вычислительной техники (моделирующие вычислительные устройства, преобразователи перемещений в код и т. п.).
Несмотря на такое многообразие серийно выпускаемых индуктивных преобразователей и всевозможных индуктивных устройств на практике часто невозможно использовать ни один из выпускаемых типов индуктивных преобразователей. Причем, наряду с освоением серийного производства новых типов индуктивных преобразователей и устройств, все больше возникает случаев, когда невозможно применить существующий тип преобразователя и требуется разработка для данного конкретного случая нового типа преобразователя.
Отметим, что разработка новых типов индуктивных преобразователей и устройств, как правило, весьма трудоемкая задача, требующая помимо расчетных и конструкторских работ проведение комплекса экспериментальных работ, включая изготовление, всестороннее исследование и доводку опытных образцов преобразователей.
Скачать книгу "Точность индуктивных преобразователей перемещений". Москва, издательство Машиностроение, 1975
|
