Влияние кольцевых вращающихся сочленений на характеристики пассивных резонансных датчиков

• Автор: Штейнберг, Олег Миронович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 209 с. : ил.

Аннотация
В работе исследуется задача формирования условий работы пассивного резонансного датчика, при которых минимизируется зависимость его частоты от угла поворота крутящихся валов и осей механизмов.
Впервые, при рассмотрении измерительной системы, определяется влияние различных параметров и их комбинаций на зависимость частоты резонансного датчика от угла поворота вращающегося вала. В число таких параметров входят выходное сопротивление опрашивающего устройства, параметры кольцевого вращающегося сочленения и настраивающих его реактивных элементов, электрические параметры резонансного частотного элемента (преобразователя физической величины в электрическую). В качестве кольцевого вращающегося сочленения* используются односекционные и многосекционные вращающиеся, сочленения с доминирующей магнитной связью,- настраиваемые с помощью подключенных к ним конденсаторов.
Впервые для исследования выбраны модели вращающихся сочленений на связанных линиях передачи и модели на сосредоточенных элементах. Модели на связанных линиях передачи применяются для, расчёта угловых зависимостей частоты резонансных датчиков, модели на сосредоточенных элементах — в анализе резонансных датчиков. Для сопоставления полученных результатов рассмотрены существующие представления о связанных линиях передачи и введены новые описывающие их электрические параметры. Новые электрические параметры, позволяют раскрыть физический смысл чётной и нечётной мод связанных линий передачи, а также обеспечивают переход от модели на распределенных элементах к эквивалентной модели на сосредоточенных элементах.
Впервые* исследованы и показаны преимущества полностью симметричного подключения опрашивающего устройства и резонансного частотного элемента к кольцевому вращающемуся сочленению перед

несимметричным подключением опрашивающего устройства и симметричным подключением резонансного частотного элемента.
Благодаря учёту влияния параметров резонансного частотного элемента на зависимость частоты резонансного датчика от угла поворота введены характеристические параметры, позволяющие сравнивать между собой разные вращающиеся сочленения при разных настройках.
Для каждого из исследованных подключений определены области слабой зависимости частоты резонансного датчика от угла поворота, а также влияние на эту зависимость выходного сопротивления опрашивающего устройства и параметров датчика. Выработаны рекомендации к конструкции вращающегося сочленения, по которым был создан экспериментальный образец кольцевого вращающегося сочленения- со слабыми зависимостями частоты резонансного датчика от угла поворота вала. Экспериментально полученные зависимости более чем в два раза слабее зависимостей, полученных другими исследователями; что существенно уменьшает погрешность измерений. Полученное относительное изменение частоты от угла поворота составило (6±3)-10'7.
С рекомендованными настройками вращающегося сочленения возможно, применение в составе резонансного датчика двух и более разнесённых по частоте резонансных частотных элементов.

Оглавление
! ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Кольцевые вращающиеся сочленения с доминирующей
МАГНИТНОЙ связью
1.2. Многосекционные КВС с доминирующей магнитной связью
1.3. КВС С ДРЕВОВИДНЫМ симметричным питанием
1.4. Вращающиеся сочленения больших электрических размеров с доминирующей магнитной СВЯЗЬЮ
1.5. КВС с распределённой электромагнитной связью
1.6. Вращающиеся сочленения в резонансных датчиках
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОЛЬЦЕВОГО
ВРАЩАЮЩЕГОСЯ СОЧЛЕНЕНИЯ
2.1. Модель вращающегося сочленения
2.2. Описание модели КВС на связанных линиях передачи
2.3. Определение множества вращающихся сочленений для создания их модели на связанных линиях передачи

; 2.3.1. Свойства модели связанных линий передачи
> 2.3.2. Определение применяемых в исследовании характеристических
параметров связанных линий передачи
« 2.4. Матрица рассеяния модели кольцевого вращающегося
; сочленения
» 2.4.1. Алгоритм формирования матргщы рассеяния модели КВС
, 2.4.2. Матрица рассеяния модели вращающегося сочленения.
’ в однородной и изотропной среде без потерь
, 2.5 . Выводы ПО ГЛАВЕ 2.;
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ОДНОСЕКЦИОННОГО КОЛЬЦЕВОГО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ СОЧЛЕНЕНИЯ
С МАГНИТНОЙ СВЯЗЬЮ
3.1. Влияние подключения колец вращающегося сочленения
НА ЕГО СВОЙСТВА
, 3.1.1. Свойства линий передачи при разных способах их подключения

волн (к*Х), его длина равняется половине длины окружности цилиндра ротора. Два отрезка, расположенных на статоре, имеют длину УЛ.
Рис.1.11. Вращающееся сочленение размером в несколько длин волн
Показанные на рис. 1.10 и рис. 1.11 кольцевые вращающиеся сочленения обеспечивают малые искажения при записи или, чтении с магнитной ленты видеосигналов изображений высокой чёткости головкой видеомагнитофона. Связь обрабатывающей части видеомагнитофона с видеоголовкой осуществляется на частоте 10 ТТц.
Вращающиеся сочленения с распределенной электромагнитной связью, рассмотренные в [167, 168], отличают:
достаточно большое ослабление мощности передаваемого электромагнитного сигнала,
- сохраняющаяся, несмотря на согласование зависимость параметров сочленения от угла поворота,
- сильная зависимость параметров сочленения от расстояния между частями вращающегося сочленения.
Зависимость параметров сочленений от расстояния минимизируется за счет высокой точности их механического изготовления.