автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Электромагнитные датчики перемещения для систем управления гидравлическим приводом

На правах рукописи

МЕДНИКОВ СТАНИСЛАВ ФЕЛИКСОВИЧ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ДАТЧИКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

Специальность 05.13.05 -«Элементы и устройства вычислительной техники и систем

управления»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

наук

Самара-2005

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университете им. академика С.П.Королева»(СГАУ)

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Конюхов Н.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Калакутский Л.И.

кандидат технических наук, доцент Гуменников В.Б.

Ведущее предприятие: Научно-производственный центр «ИНФОТРАНС», г. Самара

Защита диссертации состоится « » счл-ьц^Уч^ 2005 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.215.05 при Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С.П. Королева по адресу: 443086, Самара, Московское шоссе, 34, корпус За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного аэрокосмического университета.

Автореферат разослан Ь> Д-уО 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Калентьев

4003 0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В системах комплексной автоматизации сложных технологических процессов широкое применение находит объемный гидропривод, включающий в себя, в общем случае, исполнительный гидроцилиндр, гидронасос и устройство управления. Одной из наиболее ярко выраженных тенденций развития объемного гидропривода является интенсивное "сращивание" гидравлики и электроники, что потребовало разработки соответствующей датчиковой аппаратуры, создания комплектных узлов, интегрированных с механическими и электронными устройствами контроля и управления. Актуальным при этом является разработка датчиков, отслеживающих перемещение плунжера гидравлического цилиндра, что позволяет обеспечить встроенный контроль и реализовать требуемые законы управления. Сложность поставленной задачи обусловлена тем, что конструкция датчиков должна предусматривать возможность их интеграции непосредственно в гидравлический цилиндр без изменения его конструктивно-технологических и массогабаритных параметров. При этом обеспечение долговременной стабильности и точности датчиков существенно осложняется широким диапазоном изменения внешних влияющих факторов (температура, давление, вибрации, агрессивная среда) и отсутствием возможности настройки характеристик датчика в эксплуатационных условиях.

Анализ технической и патентной литературы показал, что наибольшее распространение получили электромагнитные датчики в силу присущих им достоинств, таких как высокая чувствительность, широкий температурный диапазон работы, простота схемотехнической реализации. Однако малый коэффициент использования (отношение диапазона измерений к длине датчика) ограничивает область их применения гидравлическими цилиндрами с ходом плунжера порядка десятков миллиметров.

Для наиболее востребованного диапазона от 100 до 600 мм известные датчики не удовлетворяют всей совокупности требований, связанных со спецификой их применения в гидроцилиндрах. Это обусловливает необходимость дальнейших исследований по совершенствованию электромагнитных датчиков прежде всего с точки зрения минимизации габаритов, унификации конструктивного исполнения и схемотехнических решений. Особого внимание требуют вопросы компенсации влияния температуры и ее градиента.

С учетом вышесказанного разработка специализированных датчиков перемещения для гидравлических цилиндров является актуальной научно-технической задачей

Цель работы.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование электромагнитных датчиков перемещения плунжера в системах управления гидрав-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА Петербург

лическим приводом, обеспечивающих конструктивную и информационную унификацию, обладающих повышенными коэффициентом использования, линейностью выходной характеристики, температурной стабильностью.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих основных задач:

1. Сравнительный анализ известных методов построения электромагнитных датчиков перемещения для гидроцилиндров.

2. Разработка недифференциальной конструкции датчиков перемещений с подвижным элементом в виде протяженного проводящего экрана.

3. Построение математической модели электромагнитной системы датчика, учитывающей распределенный характер ее параметров и конструктивно-технологические особенности.

4. Определение условий достижения максимального коэффициента использования и температурной компенсации датчика.

5. Экспериментальное исследование опытных образцов датчиков перемещения.

Методы исследований, представленные в диссертационной работе базируются на теории электрических цепей и сигналов, электромагнитных систем с распределенными параметрами, операционном исчислении, теории погрешностей.

Основные теоретические положения и выводы подтверждены результатами экспериментальных исследований в лабораторных и эксплуатационных условиях. Исследования проводились на кафедре электротехники СГАУ и в лаборатории измерительной техники фирмы Micro-Epsilon Messtechnik (Германия).

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена математическая модель электромагнитной системы датчика, схема замещения которой представлена в виде каскадного соединения двух электрических линий переменой длины, соответствующих открытой и экранированной частям обмотки. Параметры этих линий рассчитывались с учетом электромагнитного взаимодействия элементов конструкции датчика.

2. На основе полученного выражения для импеданса измерительной обмотки найдена функция преобразования датчика в аналитическом виде, позволившая оценить степень нелинейности выходной характеристики и дополнительные погрешности датчика.

3. Получена зависимость коэффициента использования от параметров сердечника, геометрических размеров и характера экранирования обмотки, теоретически обоснован выбор их значений для обеспечения максимального коэффициента использования.

4. Установлены условия эффективной температурной компенсации датчика, основанной на использовании распределенной компенсационной обмотки, соединенной с измерительной обмоткой по логометрической схеме.

Практическую ценность работы представляют:

1. Базовая конструкция датчика перемещения с интегрированным электронным модулем, обладающая высокими коэффициентом использования, линейностью выходной характеристики, температурной стабильностью.

2. Изготовленный ряд датчиков перемещения с диапазонами измерения от 100 до 600 мм, унифицированный по информационным, метрологическим и конструктивным характеристикам.

3. Разработанная схема включения обмоток датчика, обеспечивающая линейное преобразование изменения импеданса измерительной обмотки в выходной сигнал и компенсацию влияния температуры.

4. Рекомендации по выбору конструктивно-технологических параметров датчиков, на основе которых организовано их серийное производство фирмой Micro-Epsilon Messtechnik (Германия).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель электромагнитной системы датчика, учитывающая распределенный характер ее параметров и особенности конструктивно-технологического исполнения.

2. Расчетные соотношения для определения коэффициента использования длины датчика с учетом параметров его электромагнитной системы и требуемой линейности выходной характеристики.

3. Функция преобразования, полученная с использованием уравнения для входного импеданса эквивалентной электрической линии.

4. Схемотехническая реализация, обеспечивающая высокую степень линейности выходной характеристики датчика, компенсацию влияния температуры и ее градиента.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были доложены на X научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (г. Гурзуф, 1998г.); на XI конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (г. Самара, 2001г.); на XII конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (г. Самара, 2002г.); на III Международной конференции молодых ученых и студентов (г. Самара, 2002г.).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ в научных журналах, научных сборниках, трудах конференций, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть диссертации изложена на 167 страницах, содержит 67 рисунков и 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во »ведении обоснована актуальность темы, формулируется цель работы, научная новизна, основные положения выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена выявлению специфических особенностей гидросистем, анализу требований, предъявляемых к датчикам перемещения дня гидроцилиндров.

11роведен сравнительный анализ электромагнитных датчиков ряда известных производителей (Vibro-Meter, Althem, Politech, TWK, Penny and Giles), которые отличаются друг от друга конструктивным исполнением, видом подвижного элемента, схемотехнической реализацией электронного модуля, методами температурной компенсации. Показано, что более предпочтительны с точки зрения интеграции в гидравлический цилиндр недифференциальные электромагнитные датчики, диапазон измерений которых достигает сотен миллиметров при сравнительно небольших (по отношению к дифференциальным) габаритах.

В диссертационной работе рассматривается новая перспективная конструкция датчика перемещения, который может быть встроен непосредственно в гидроцилиндр, и обладает высокими коэффициентом использования, температурной стабильностью и линейностью выходной характеристики.

1 2

J

Рис. 1. Электромагнитная система датчика перемещения Электромагнитная система датчика (рис.1) содержит однослойную измерительную обмотку 1, равномерно распределенную по длине трубчатого ферромагнитного сердечника 2, и компенсационную обмотку 5, выполненную таким образом, что ее витки охватывают сердечник вдоль образующих и проходят через его осевое отверстие. Подвижным элементом является электропроводящая 1 рубка 4, охватывающая измерительную и компенсационную обмотки. Сердечник 2 с обмотками / и 3 помещается в защитную трубку 5, которая может быть выполнена либо из специального пластика, например на основе стеклотекстолита, либо из неферромагнитной нержавеющей стали. Толщина стенки защитной трубки зависит от величины давления в гидроцилиндре. Перемещение подвижною элемен та 4, вследствие его экранирующего действия, приводит к изменению импеданса измерительной обмотки /, что служиг мерой для определения его положения. Поле компенсационной обмотки ортогонально оси подвижного элемента и, следовательно, ее импеданс не зависит от положения экрана, что позволяет использовать эту обмотку для термокомпенсации.

Вторая глава посвящена разработке математической модели электромагнитной системы датчика. Для учета электромагнитного взаимодействия между составными частями системы сердечник, защитная трубка и подвижный элемент рассмотрены как одновитковые короткозамкнутые обмотки, индуктивно связанные между собой и с измерительной обмоткой (рис.2). На основе принципа суперпозиции полный импеданс измерительной обмотки 2и представлен как сумма импедансов двух ее частей: вне подвижного экрана Д,; и внутри него 2„2-

Рис.2. Эквивалентная электрическая схема замещения электромагнитной системы датчика (Лио ЯТ1, 1„„ ¿№ ЪС1 - активные сопротивления и индуктивности измерительной обмотки, защитной трубки и сердечника соответственно открытой (/=/) и экранированной части (/=2), Ь12 - активное сопротивление и индуктивность подвижного элемента, М„г, Мтс, Мт, М,„, М(„ М-,, - коэффициенты взаимной индуктивности между соответственно измерительной обмоткой, сердечником, защитной трубкой и подвижным элементом).

В виду того, что длина измерительной обмотки значительно превышает ее диаметр, в первом приближении можно пренебречь краевыми эффектами. Тогда системы уравнений Кирхгофа в матричной форме соответственно для открытой I и экранированной II частей обмотки (рис.2) имеют вид:

■^иО ]«>Мт V ж

]СоМш 2ко К = 0

У^тс 2,о . Л. 0

V

'■л /г 0

М^сг ¿сг /с 0

]ЩкМ»> '¿Я . Л. 0

где Х„о, /то, /со собственные импедансы измерительной обмотки, защитной трубки и сердечника, 7.аЪ /г2, 7с2,7.&- собственные импедансы измерительной обмотки, защитной трубки, сердечника экранированной части, подвижного элемента.

11олный эквивалентный импеданс измерительной обмотки с учетом решения систем (1) и (2) равен

К = Кь + Кг - А, - & + ~[л2 + ]а>(а>В2 - 2С2)] (3)

Ч 2

где

А - ¿«о +- ](омп +---ц -/т0 +——,

А ~ М1,7о7а + М17'с17-л + >

^ г, -мшмс> -КМс,)2.

<'2 Ч21МиАМисМс/и2+МиМ^7с2)+МисМиМс,7о2^

Ич соотношения (3) следует, что активная и реактивная компоненты импеданса измерительной обмотки датчика являются линейными функциями перемещения экрана с/.

На рис.3 показаны соответствующие годографы импеданса измерительной обмотки для различных частот питания и положений подвижного элемента. При расчетах принималось: толщина стенки защитной трубки из нержавеющей стали 1 мм, диамепр измерительной обмотки 6 мм, диаметр и толщина стенки подвижного элемента из алюминия 16 мм и 1 мм соответственно. Как видно из представленных кривых, частота питания может быть выбрана таким образом, ч то отношение 1М, характеризующее добротность измерительной обмотки, остается практически постоянным для любого положения подвижного элемента. При выбранных параметрах электромагнитной системы такая частота имеет значение примерно 4кГ'ц. Независимость величины добротности измерительной обмотки ог положения подвижного элемента является важным условием для реализации температурной компенсации датчика.

Рис.3. Годографы эквивалентного импеданса измерительной обмотки

Чтобы оценить коэффициент использования длины датчика, т.е. отношение диапазона измерений к общей длине измерительной обмотки, был проведен расчет величины ее индуктивности с учетом потокораспределения по длине обмотки. Для этих целей использовалась функция взаимной индуктивности, отражающая электромагнитное взаимодействие витков обмотки, ее сердечника и корпуса. Получены уточненные формулы для расчета индуктивности и величины магнитного потока

Ш-

2тг-\ + е~тг +е~

-т( 1-г)

2{т -1 + е~т)

х

2=Т

2-е

-»,(1-2)

1-

(4)

(5)

где г нормированная координата, т - комплексный параметр, зависящий от магнитной проницаемости сердечника, геометрических размеров, характера экранирования обмотки.

Анализ соотношений (4) и (5) показывает, что линейный участок кривой 1и(г) (и соответственно характеристики датчика) соответствует сегменту обмотки с однородным магнитным полем (постоянным по величине магнитным потоком). Нелинейный характер изменения индуктивности на концах обмотки обусловлен краевыми эффектами, приводящими к неравномерному распределению поля.

При заданной нелинейности с0 функции 1.и(г) коэффициент использования длины обмотки определяется выражением

К-и = 2(т -1)£-0 (6)

При значении параметра т равном 200-250, нелинейности функции 1„(2) не более 0.2% коэффициент использования длины датчика достигает 80-90%.

Приведена методика расчетов параметров функции взаимной индуктивности в зависимости от геометрических размеров и характера экранирования обмотки.

Третья глава посвящена анализу электромагнитной системы датчика как электрической цепи с распределенными параметрами.

При большом диапазоне измерений (сотни мм) необходимо учитывать распределенный характер электромагнитной системы датчика, поэтому в качестве ее модели использовалась электрическая линия, погонные параметры которой определяются с учетом эквивалентного импеданса измерительной обмотки. Это позволяет одновременно учесть потокораспределение в обмотке и емкостные паразитные связи между ее витками и на сердечник. Предложено схему замещения электромагнитной системы представить в виде каскадного соединения двух электрических линий переменной длины, соответствующих экранированной и неэкранированной частям обмотки (рис.4).

/(*) /?! Ц

Рис.4. Схема замещения электромагнитной системы в виде эквивалентной электрической линии (/?/, Я2 и ¿¡, ¿2 - погонные сопротивления и индуктивности открытого и экранированного участков измерительной обмотки, Ст - меж-витковая емкость, (7 и С проводимость и емкость между обмоткой и ферромагнитным сердечником).

Представляется целесообразным, не решая дифференциальные уравнения распределения тока /(*) и напряжения 0{х), сразу находить выражение для

Z«r(х)=Щх)/ 1(х). Дифференциальное уравнение для входного импеданса 7„х(х) в произвольном сечении с координатой х:

У

¿X \ + ](0Ст2

(7)

решение, которого при граничном условии 2„х($)=7.п (5 - длина линии) определяется выражением:

\}(>х:т7лку{х ь)

*'вх\х)~ _ г.—:-т! " ' / ~

1

¡Иу(х-.ч)

2У \>г}«к:„;/?

I

где ^ — + )(о!и, Г = С + у<уС, /=/ для открытой части и /-2 для экранированной части обмотки.

Рассматривая экранированную часть обмотки как короткозамкнутую линию с переменной длиной а неэкранированную как линию переменной длины -/-с/, нагруженную на входной импеданс экранированной части, получено выражение для входного импеданса всей электромагнитной системы, как функции перемещения экрана ±

¿02^1 + ]оСтКг М1Иу2с1 + Z0lJl + ]аСяГл /(/ - <1) thy.il - О) и + ]<*сягл/а лу^ 1 + ]сост2\л М - Л) л гм

(9)

где

2 - г-г- Щ-

Мт^' 02 иг' 72 Ч а

Ц-ЪГ' " " V а

Для линейного преобразования входного импеданса в выходной сигнал предложено включить обмотки датчика по схеме обеспечивающей питание измерительной обмотки от источника тока, величина которого определяется только импедансом компенсационной обмотки и, следовательно, не зависит от перемещения подвижного элемента. Выходной сигнал схемы пропорционален отношению импедансов измерительной и компенсационной обмоток

/ и =

V 2к ) V

1+

и

(10)

Из (10) следует, что минимизация температурной погрешности датчика достигается при равенстве добротностей измерительной <2„л и компенсационной обмоток ()к во всем диапазоне измерений. При известных параметрах измерительной обмотки это условие обеспечивается выбором числа витков и диаметра провода компенсационной обмотки. Поскольку обе обмотки датчика равномерно распределены вдоль сердечника и находятся фактически в равных температурных условиях, существенно снижается также влияние градиента температуры.

Выходная статическая характеристика датчика получается после синхронной демодуляции напряжения переменного тока (10). Эта операция эквивалентна выделению действительной части комплексного выражения:

4(<0 - Ы)У и+ и Ке|у4 (П)

С учетом (9) и (10) (с точностью до величин более высокого порядка малости относительно у Г) выражение для выходного сигнала может быть записано в виде

+ с- — / I

(12)

где

а = 21] +ХкХ» ь - тг + хкх'и2 + 2{*А + ХкХи)

г;

ъ = и-

ш2

с = 2а)Х'и2Си1Ы

Получено соотношение, позволяющее оценить степень нелинейности выходной характеристики датчика. Максимальное отклонение выходной характеристики от линейной функции, приведенное к диапазону измерений, определяется

выражением:

с

{Ь-а/2)

(13)

Степень нелинейности не превышает 0,2% для датчиков с диапазонами измерения от 100 до 600 мм.

Приведены соотношения, позволяющие в общем виде определить дополнительные погрешности от влияния внешних дестабилизирующих факторов и разброса параметров электромагнитной системы. При равенстве добротностей дополнительная погрешность вычисляется по формуле

, \

(14)

где <5„, д',„ дк - относительные отклонения от номинальных значений соответственно Д,„ /? '„2 и Як.

Минимальная температурная погрешность достигается при одинаковых доб-ротностях измерительной и компенсационной обмоток и не превышает 0,1%/10 С. При различии добротностей в пределах +/-10% максимальное значение температурной погрешности составляет <0,15% /10 °С.

Оценка динамических характеристик основной схемы включения обмоток датчика осуществлялась с помощью программы Рврюе. Получены временные диаграммы, отображающие форму сигналов на выходе схемы при подаче на ее вход напряжения прямоугольной формы в диапазоне частот от 2 до 16 кГц. При равенстве добротностей форма сигнала на выходе близка к прямоугольной для любого положения подвижного элемента. Время нарастания сигнала составляет порядка 5 мкс при использовании операционного усилителя со скоростью нарастания выходного напряжения >20 В/мкс.

В четвертой главе отражены особенности построения электронного модуля, приведена его функциональная схема. Сформулированы требования к отдельным блокам электронного модуля. Показано, что наиболее критичными являются требования по обеспечению необходимой амплитудной, частотной и фазовой

стабильности генератора синусоидальных колебаний, линейности фазочувстви-тельного демодулятора, полосы пропускания фильтра низких частот, уровня помех на выходе электронного модуля. Оптимальное сочетание современных аналоговых и дискретных компонентов, входящих в схему, позволяет во многом устранить указанные трудности. Функциональная схема электронного модуля приведена на рис.5.

Генератор синусоидального напряжения выполнен на основе генератора прямоугольного напряжения ГПН, сдвигового регистра СР и сглаживающего фильтра ЗФ. Стабильность генератора по частоте обеспечивается кварцем, а стабильность по амплитуде зависит лишь от стабильности источника опорного напряжения ИОН. Использование современных операционных усилителей с дифференциальным входом и парафазным выходом (УПС) позволяет рационально организовать схему включения измерительной и компенсационной обмоток датчика.

Цнсрдру щяик^го 1И№ ГбШЦ>Л1Ьр <гми\ сок_1а ц.иы* цпцржиукЕ

»тршмтЙ Стябнтмюет» депктчлы. фиш <

/Г

I!

ГПН СР >ф

Сдя«ГО(!Ив РвГвСТР

{'ион']

/

/

Усилите ц, с лармф* яшм «ьиолоы

р—\—тг—н

\ Пмч! №*.<

. Уст Ч> вст |

г

» Источник эпоримч шмркжсний Мо.мс мч солротшккне Мх1ый гечлератч рный лрейф

СУ СД ФНЧ ВК

О ммирькгцшй* V« Ш1С и

СнячронниК

Пмхлзвой кмии

Рис.5. Функциональная схема электронного модуля Сигнал генератора синусоидального напряжения требуемой амплитуды и частоты поступает на вход УПС, выходные напряжения которого находятся в противофазе. Выходы УПС соединены с неинвертирующими входами усилителя мощности, образующими совместно с обмотками датчика схему преобразования импедансов. Сглаживание сигнала на выходе синхронного демодулятора СД осуществляется с помощью фильтра Батерворта второго порядка. Выходной каскад ВК, выполненный по схеме преобразования напряжение-ток, формирует унифицированный токовый сигнал 4 - 20 мА.

Средствами программного пакета РБрке выполнено моделирование работы суммирующего усилителя, синхронного детектора, фильтра нижних частот. Получены амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики. Для выбранных параметров схемы полоса пропускания составляет 120 Гц (- 3 Дб) при уровне помех на выходе, не превышающем 0,05% от амплитуды выходного сигнала.

Отмечено, что питание обмоток датчика напряжением прямоугольной формы значительно упрощает схему электронного модуля, а также позволяет осущест-

вить непосредственное преобразование сигнала переменного тока на выходе СУ в цифровой эквивалент, минуя операцию синхронной демодуляции и последующей фильтрации сигнала. Для этой цели можно использовать современные микроконтроллеры со встроенными устройствами выборки хранения и аналого-цифровыми преобразователями. Периферия таких микроконтроллеров имеет развитый интерфейс (например, 118232) и дает возможность последовательного считывания цифрового кода или выдачу информации в виде широтно-импульсного модулированного сигнала.

В пятой главе приведены результаты экспериментального исследования и практического использования рассмотренных датчиков.

С учетом рекомендаций, полученных в диссертации, был разработан типовой ряд датчиков перемещения плунжера гидроцилиндра, унифицированных по информационным, метрологическим и конструктивным характеристикам.

Освещены вопросы технологии изготовления электромагнитной системы датчика и электронного блока.

Приведено описание установок для исследования функции преобразования датчика и температурных испытаний. Текст иллюстрирован фотографиями экспериментальных установок и образцов.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили правильность сделанных при разработке датчика выводов и верность принятых технических решений.

Результаты испытаний показали высокие метрологические характеристики разработанного датчика и возможность его встраивания непосредствен в гидроцилиндр. Отсутствие трущихся сопряжений обусловливает высокую надежность и долговечность конструкции, а простота схемы и малые габариты электронного модуля позволяют осуществить его интеграцию в одном корпусе с электромагнитной системой.

Технические характеристики датчиков: Диапазон измерения............ 0-100, 0-200,0-250, 0-300,0-400, 0-600 мм

Основная погрешность....................................<0,2%

Рабочий диапазон температур........................-40 +85 °С

Температурная погрешность........................<0,15%/10 °С

Напряжение питания.......................................24 В

Выходной сигнал............................................4-20 мА

Максимальное внешнее давление........................400 атм.

Частотный диапазон........................................120 Гц (-3 Дб)

Датчики типа EDS, разработанные с использованием результатов диссертации приняты к производству фирмой Micro-Epsilon Германия и применяются в системах управления гидравлическими цилиндрами: экскаваторах, кранах, дробильных установках, испытательных стендах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен сравнительный анализ существующих датчиков перемещения, применяемых в системах управления гидравлическим приводом. Показана перспективность разработки и применения недифференциальных электромагнитных датчиков.

2. Разработана математическая модель электромагнитной системы датчика с подвижным элементом в виде протяженного цилиндрического экрана, учитывающая потокораспределение, взаимную индукцию между витками и паразитные утечки тока между измерительной обмоткой и сердечником маг-нитопровода. Измерительная обмотка рассматривалась как каскадное соединение двух электрических линий переменой длины, соответствующих открытой и экранированной частям обмотки.

3. На основе полученного выражения для входного импеданса эквивалентной электрической линии найдена функция преобразования датчика в аналитическом виде, позволившая оценить степень нелинейности выходной характеристики и дополнительные погрешности датчика.

4. Получена зависимость коэффициента использования длины датчика от параметров сердечника, геометрических размеров и характера экранирования обмотки, теоретически обоснован выбор их значений для обеспечения максимального коэффициента использования.

5. Построены годографы эквивалентного импеданса измерительной обмотки для различных частот возбуждения и положений подвижного элемента (экрана). Найдена частота, при которой добротность измерительной обмотки остается практически постоянной для любого положения подвижного элемента, что является важным условием эффективной температурной компенсации датчика.

6. Предложена схема включения обмоток датчика, обеспечивающая линейное преобразование изменения импеданса измерительной обмотки в электрический сигнал и компенсацию влияния температуры.

7. Получены расчетные соотношения, позволяющие оценить погрешность функции преобразования от влияния внешних дестабилизирующих факторов и разброса параметров датчика.

8. Разработана функциональная и принципиальная схемы преобразования параметров датчика в аналоговый выходной сигнал. Показано, что питание обмоток датчика напряжением прямоугольной формы существенно упрощает схемотехническую реализацию электронного модуля, сокращает мас-согабаритные параметры датчика.

9. Разработана базовая конструкция датчиков перемещения с интегрированным электронным модулем, обладающая высокими коэффициентом использования, линейностью выходной характеристики, температурной стабильностью.

10. Разработан и изготовлен типовой ряд датчиков перемещения для использования в системах управления гидроприводом, с диапазоном измерения от 100 до 600 мм. Погрешность нелинейности датчиков не превышает <0,2%,

ио-4093О

дополнительная температурная погрешность <0,15%/10°С в диапазоне 1с.«-ператур -40...+85°С, коэффициент использования достигает значения 0,850,9.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Токовихревой преобразователь. Патент РФ №2207499 БИ №18 2003г. Медников Ф.М., Нечаевский М.Л., Медников С.Ф.

2. Конюхов Н.Е., Медников С.Ф., Нечаевский М.Л. Датчик положения для гидравлических цилиндров. - Датчики и системы, 2003, №1 с.36-38.

3. Медников С.Ф. Электромагнитные датчики перемещений - Тезисы докладов десятой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления», г. Гурзуф, 1998г. с.46-47.

4. Конюхов Н.Е., Медников С.Ф., Нечаевский М.Л. Электромагнитный преобразователь перемещений для гидравлических цилиндров. - Вестник СГАУ, 2003, выпуск 8, с. 59-63.

5. Медников С.Ф. Схема замещения для индуктивных преобразователей перемещения. - Вестник СГАУ, 2003, выпуск 8, с. 63-66.

6. Медников С.Ф., Нечаевский М.Л. Моделирование преобразователей перемещения с помощью электрической линии. - Труды одиннадцатой межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 2001, с.77-79.

7. Медников С.Ф. Анализ термокомпенсирующей схемы для электромагнитного измерительного преобразователя. - Труды двенадцатой межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 2002, с.83-85.

8. Медников С.Ф., Нечаевский М.Л. Идентификация функции взаимной индуктивности для распределенной магнитной системы. - Труды двенадцатой межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 2002, с.85-87.

9. Медников С.Ф., Нечаевский М.Л. Датчик положения плунжера гидроцилиндра. - Труды 3-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки», Самара, 2002, с.45.

Подписано в печать 15.02.2005. Формат 60x84/16 Печать оперативная. Гарнитура «Тайме»

Усл. Печ. Л. 1,00. Тираж 100 экз. Отпечатано с готовых оригинал-макетов СГАУ

/ г.

2 2 АЛР 2005

\

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ПЛУНЖЕРА ГИДРОЦИЛИНДРА.

1.1. Гидросистемы как объект автоматизации.

1.2. Основные требования, предъявляемые к датчикам перемещения плунжера гидроцилиндра.

1.3. Обзор электромагнитных датчиков перемещения плунжера гидроцилиндра.

1.4. Конструкция недифференциального электромагнитного датчика перемещения.

ВЫВОДЫ.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ДАТЧИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ.

2.1. Особенности электромагнитной системы датчика перемещений.

2.2. Эквивалентная электрическая схема замещения электромагнитной системы датчика.

2.3. Определение полного эквивалентного импеданса измерительной обмотки.

2.4. Коэффициент использования длины датчика.

2.5. Определение функции взаимной индуктивности измерительной обмотки.

2.6. Определение параметров компенсационной катушки.

ВЫВОДЫ.

Глава 3. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ДАТЧИКА КАК

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛИНИИ.

3.1. Схема замещения электромагнитной системы датчика в виде электрической цепи с распределенными параметрами.

3.2. Функция преобразования датчика на основе уравнения для входного импеданса эквивалентной электрической линии.

3.3. Основная схема включения обмоток датчика.

3.4. Выходная статическая характеристика датчика.

3.5. Определение погрешностей функции преобразования.

3.5.1. Нелинейность статической характеристики.

3.5.2. Дополнительные погрешности датчика.

3.5.3. Расчет температурной зависимости параметров электромагнитной системы датчика.

3.5.4. Динамичая погрешнь обовленная генераторной э.д

ВЫВОДЫ.

Глава 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО МОДУЛЯ ДЛЯ НЕДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

4.1. Особенности схемотехники электронного модуля.

4.2. Функциональная схема электронного модуля с синусоидальной несущей.

4.3. Функциональная схема электронного модуля с прямоугольной несущей.

4.4. Функциональная схема электронного модуля с непосредственным преобразованием в цифровой эквивалент.

ВЫВОДЫ.

Глава 5. РАЗРАБОТКА, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАТЧИКА

5.1. Типовой ряд датчиков перемещения с интегрированным электронным модулем.

5.2. Схемотехническая реализация.

5.3. Экспериментальное исследование статической характеристики датчиков.

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. Объемный гидропривод является одним из наиболее эффективных средств автоматизации производственных процессов в самых различных отраслях современного машиностроения. При этом современный объемный гидропривод рассматривается как комплексная функциональная система, включающая как исполнительную (гидроцилиндр), так и информационно-управляющую части (система датчиков, электронные устройства для приема и преобразования их сигналов, приборы функционального управления, микропроцессорные средства управления), т.е. интеллектуальную часть привода, функционирующую по соответствующим программам и законам управления.

Основные тенденции развития силовых гидроцилиндров направлены на разработку конструкций гидроцилиндров с интегрированными датчиками перемещения плунжера, что позволяет обеспечить встроенный контроль и реализовать требуемые законы управления. Сложность поставленной задачи обусловлена тем, что конструкция датчиков должна предусматривать возможность их интеграции непосредственно в гидравлический цилиндр без изменения его конструктивно-технологических и массогабаритных параметров. При этом обеспечение долговременной стабильности и точности датчиков существенно осложняется широким диапазоном изменения внешних влияющих факторов (температура, давление, вибрации, агрессивная среда) и отсутствием возможности настройки характеристик датчика в эксплуатационных условиях [21, 111].

Анализ технической и патентной литературы показал, что наибольшее распространение для этой цели получили электромагнитные датчики в силу присущих им достоинств, таких как высокая чувствительность, широкий температурный диапазон работы, простота схемотехнической реализации. Однако малый коэффициент использования (отношение диапазона измерений к длине датчика) ограничивает область их применения гидравлическими цилиндрами с ходом плунжера порядка десятков миллиметров. Как правило, такие датчики устанавливаются вне гидравлического цилиндра, аксиально или параллельно его оси, а подвижный элемент механически соединяется с плунжером гидроцилиндра. Интеграция датчиков непосредственно в гидравлический цилиндр требует применения специальных защитных трубок, герметично разделяющих области обмоток датчика и его подвижный элемент, находящийся в зоне давления. В обеих случаях необходима хорошая центровка подвижного элемента датчика относительно его корпуса во избежании возникновения трущихся сопряжений, снижающих надежность работы датчика.

Для наиболее востребованного диапазона от 100 до 600 мм известные датчики не удовлетворяют всей совокупности требований, связанных со спецификой их применения в гидроцилиндрах.

Анализу и синтезу электромагнитных датчиков перемещения посвящены известные исследования отечественных и зарубежных ученых, среди которых следует отметить труды Агейкина Д.И., Туричина A.M., Куликовского Л.Ф., Зарипова М.Ф., Белого М.И., Конюхова Н.Е., Мартяшина А.Н., Урак-сеева М.А., Loos H.R, Haug A., Juttemann Н. Способы построения схем преобразования параметров электромагнитных датчиков в электрический сигнал (напряжение, ток, частота, фаза, цифровой эквивалент) подробно рассмотрены в работах Карандеева К.Б., Шляндина В.М., Скрипника Ю.А., Гутникова В.А., Шахова Э.К., Домрачева В.Г., и др.

Однако, несмотря на многочисленные работы, в которых рассмотрены различные аспекты построения электромагнитных датчиков перемещения существует необходимость дальнейшего их совершенствования прежде всего с точки зрения минимизации габаритов, унификации конструктивного исполнения и схемотехнических решений. Особого внимания требует разработка способов компенсации влияния температуры окружающей среды и ее градиента вдоль диапазона измерений.

С учетом вышесказанного разработка специализированных датчиков перемещения для гидравлических цилиндров является актуальной научно-технической задачей.

Цель и задачи диссертации. Целью диссертационной работы является разработка и исследование электромагнитных датчиков перемещения плунжера в системах управления гидравлическим приводом, обеспечивающих конструктивную и информационную унификацию, обладающих повышенным коэффициентом использования, линейностью выходной характеристики, температурной стабильностью.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих основных задач:

1. Сравнительный анализ известных методов построения электромагнитных датчиков перемещения для гидроцилиндров.

2. Разработка недифференциальных конструкций датчиков перемещений с подвижным элементом в виде протяженного проводящего экрана.

3. Построение математической модели электромагнитной системы датчика, учитывающей распределенный характер ее параметров и конструктивно-технологические особенности.

4. Определение условий достижения максимального коэффициента использования и температурной компенсации датчика.

5. Экспериментальное исследование опытных образцов датчиков перемещения.

Методы исследований, представленные в диссертационной работе, базируются на основе теории электрических цепей и сигналов, электромагнитных систем с распределенными параметрами, переходных процессов, операционного исчисления, теории погрешностей. Основные теоретические положения и выводы подтверждены результатами экспериментальных исследований в лабораторных и эксплуатационных условиях. Исследования проводились на кафедре электротехники СГАУ и в лаборатории измерительной техники фирмы Micro-Epsilon Messtechnik (Германия).

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена математическая модель электромагнитной системы датчика, схема замещения которой представлена в виде каскадного соединения двух электрических линий переменой длины, соответствующих открытой и экранированной частям обмотки. Параметры этих линий рассчитывались с учетом электромагнитного взаимодействия элементов конструкции датчика.

2. На основе полученного выражения для импеданса измерительной обмотки найдена функция преобразования датчика в аналитическом виде, позволившая оценить степень нелинейности выходной характеристики и дополнительные погрешности датчика.

3. Получена зависимость коэффициента использования от параметров сердечника, геометрических размеров и характера экранирования обмотки, теоретически обоснован выбор их значений для обеспечения максимального коэффициента использования.

4. Выявлены условия эффективной температурной компенсации датчика, основанной на использовании распределенной компенсационной обмотки, соединенной с измерительной обмоткой по логометрической схеме.

Практическую ценность работы представляют:

1. Базовая конструкция датчика перемещения с интегрированным электронным модулем, обладающая высоким коэффициентом использования, линейностью выходной характеристики, температурной стабильностью.

2. Созданный ряд датчиков перемещения с диапазонами измерения от 100 до 600 мм, унифицированный по информационным, метрологическим и конструктивным характеристикам.

3. Разработанная схема включения обмоток датчика, обеспечивающая линейное преобразование изменения импеданса измерительной обмотки в выходной сигнал и компенсацию влияния температуры.

4. Рекомендации по выбору конструктивно-технологических параметров датчиков, на основе которых организовано их серийное производство фирмой «Micro-Epsilon Messtechnik» (Германия).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель электромагнитной системы датчика учитывающая распределенный характер ее параметров и особенности конструктивно-технологического исполнения.

2. Расчетные соотношения для определения коэффициента использования длины датчика с учетом параметров его электромагнитной системы и требуемой линейности выходной характеристики.

3. Функция преобразования, полученная с использованием уравнения для входного импеданса эквивалентной электрической линии.

4. Схемотехническая реализация, обеспечивающая высокую степень линейности выходной характеристики датчика, компенсацию влияния температуры и ее градиента.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на X научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (г. Гурзуф, 1998г.); на XI конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (г. Самара, 2001г.); на XII конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (г. Самара, 2002г.); на III Международной конференции молодых ученых и студентов, (г. Самара 2002г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ в научных журналах, научных сборниках, тезисы докладов, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть диссертации изложена на 167 страницах, содержит 67 рисунков и 10 таблиц.

Основные результаты работы

1. Проведен сравнительный анализ существующих индуктивных датчиков перемещения, применяемых в системах управления гидравлическим приводом. Показана перспективность разработки и применения недифференциальных электромагнитных датчиков.

2. Разработана математическая модель электромагнитной системы датчика с подвижным элементом в виде протяженного цилиндрического экрана, учитывающая потокораспределение, взаимную индукцию между витками и паразитные утечки тока между измерительной обмоткой и сердечником магнитопровода. Измерительная обмотка рассматривалась как каскадное соединение двух электрических линий переменой длины, соответствующих открытой и экранированной частям обмотки.

3. На основе полученного выражения для входного импеданса эквивалентной электрической линии найдена функция преобразования датчика в аналитическом виде, позволившая оценить степень нелинейности выходной характеристики и дополнительные погрешности датчика.

4. Получена зависимость коэффициента использования длины датчика от параметров сердечника, геометрических размеров и характера экранирования обмотки, теоретически обоснован выбор их значений для обеспечения максимального коэффициента использования.

5. Построены годографы эквивалентного импеданса измерительной обмотки для различных частот возбуждения и положений подвижного элемента (экрана). Найдена частота, при которой добротность измерительной обмотки остается практически постоянной для любого положения подвижного элемента, что является важным условием эффективной температурной компенсации датчика.

6. Предложена схема включения обмоток датчика, обеспечивающая линейное преобразование изменения импеданса измерительной обмотки в электрический сигнал и компенсацию влияния температуры.

7. Получены расчетные соотношения, позволяющие оценить погрешность функции преобразования от влияния внешних дестабилизирующих факторов и разброса параметров датчика.

8. Разработана функциональная и принципиальная схемы преобразования параметров датчика в аналоговый выходной сигнал. Показано, что питание обмоток датчика напряжением прямоугольной формы существенно упрощает схемотехническую реализацию электронного модуля, сокращает массогабаритные параметры датчика.

9. Разработана базовая конструкция датчиков перемещения с интегрированным электронным модулем, обладающая высокими коэффициентом использования, линейностью выходной характеристики, температурной стабильностью.

10. Разработан и изготовлен типовой ряд датчиков перемещения для использования в системах управления гидроприводом, с диапазоном измерения от 100 до 600 мм. Погрешность нелинейности датчиков не превышает <0,2%, дополнительная температурная погрешность <0,15%/10°С в диапазоне температур -40.+85°С, коэффициент использования достигает значения 0,85-0,9.

1. Абдуллаев Я.Р. Магнитные системы с подвижными экранами. Ч. 1-3 -Москва — Смоленск: МЭИ, 1972-74.

2. Абдуллаев Я.Р. Автоматический контроль магнитных параметров. -М.: Высшая школа, 1971, 288с.

3. А. с. 422725 (СССР). Устройство для преобразования перемещений в электрический сигнал. Куйбышевский политехнический ин-т. Авт. изобр. Куликовский Л.Ф., Нечаевский М.Л. и др. -Заявл. 3.08.73, Е 195596С/25-28. Опубл. в Б.И., 1975, № 43.

4. А. с. 756185 (СССР). Способ коррекции выходного сигнала дифференциально-трансформаторного преобразователя. Гончар В.И. — ОИПОТЗ, 1980, №30.

5. Агейкин Д. И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. -М.: Машиностроение, 1965, 928 с.

6. Алексеева Т.В. Гидропривод и гидроавтоматика землеройно-транспортных машин. — М.: Машиностроение, 1966.

7. Алиев Т.М., Салитов С.П., Исмайлов Х.А. Методы автоматической коррекции погрешностей измерительных систем. — Измерительная техника, 1978, №6, с. 17-20.

8. Асташевская Т.С., Термокомпенсация силовых магнитоэлектрических преобразователей. — Известия вузов. Приборостроение, 1972, т. XV, №9,

9. Аш Ж. с соавторами. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. Пер. с франц. М.: Мир, 1992, с. 424.

10. Богданова Л.Б. Гидравлические приводы. Киев: Вища школа, 1980.

11. Белый М.И. Электромагнитные измерительные преобразователи с распределенными параметрами. Ульяновск, 1 968, 326с.

12. Белый М.И., Гордеев Н.Г. Аналитический расчет магнитных цепей с распределенными параметрами. " Автоматика и телемеханика", 1966, № 5.

13. Белый М.И., Корнилов В. В. Магнитные материалы измерительных преобразователей. Ульяновск, 1967, 105с.

14. Белый М.И., Федоров А.В. Дифференциальные уравнения нелинейных магнитных цепей с распределенными параметрами. В кн.: Алгоритмизация и автоматизация процессов и установок. -Куйбышев, 1970, вып. 3, с. 126-143.

15. Белый М.И., Федоров А.В. Применение приближенных методов к аналитическому исследованию нелинейных магнитных цепей -с распределенными параметрами. Труды Ульяновского политехнического института, 1972, №2, с. 57-67.

16. Беркович Л.М., Нечаевский М.Л. Метод преобразования дифференциальных уравнений и его применение в теории цепей с переменными параметрами. В кн.: тезисы док. научно-технической конференции, посвященной дню работников связи. Куйбышев, 1974, с. 157-158.

17. Бессонов Jl.А. Переходные процессы в электрических цепях со сталью. -M.-J1.: Госэнергоиэдат, 1949, 163с.

18. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М., Высшая школа, 1973, 752с.

19. Булыгин B.C. Распределенные магнитные цепи в устройствах автоматики (линейная теория). Кандидатская диссертация, ЩИТ. Москва, 1971, 130с.

20. Буль Б.К. Основы теории и расчета магнитных цепей. -М.: Энергия, 1964, 464с.

21. Буренин В.В. Новые конструкции силовых цилиндров объемного гидропривода, Автоматизация и современные технологии, 2001. № 5.

22. Буренин В.В. Объемные гидравлические приводы агрегатов технологического оборудования. М.: МАДИ, 1998.

23. Бутковский Л.Г. Характеристики систем с распределенными параметрами. -М.: Наука,1979,224с.

24. Бромберг Э.М., Куликовский К.Л. Тестовые методы повышения точности измерений. М.: Энергия, 1978, 176 с.

25. Вовченко Н.Я. К вопросу устранения температурных погрешностей в измерительных системах с силовой компенсацией. — Труды МАИ, 1962, № 147, с. 108-116.

26. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. Издательство «Наука». Москва 1975 г.

27. Геллер Б., Веверка А. Импульсные процессы в электрических машинах. -М., Энергия, 1973, 440с.

28. Герасименко В.П., Харченко P.P. Принципы построения аналоговых логометрических преобразователей. — Автометрия, 1966, №6, с.35-45

29. Гитис Э.И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. -М.: Энергоиздат, 1981, 360с.

30. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. — М.: Энергия, 1968, 488с.

31. Грем Дж., Тоби Д., Хьюлеман JI. Проектирование и применение операционных усилителей: Пер. с англ. М.: Мир, 1974, 510 с.

32. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. JT.: Энергия, 1974. 142 с.

33. Дезоер Ч.А., Ку Э.С. Основы теории цепей. Пер. с англ. под ред. В.А. Смирнова. М., Связь, 1976, 288с.

34. Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвузовский сборник научных трудов. Пенза, Пенз. политехи, ин-т, 1981, вып. 1, 162 с.

35. Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами. -М.: Энергия, 1968, 175с.

36. Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами для автоматики и информационно-измерительной техники. -М.: Энергия, 1969, 176с.

37. Зарипов М.Ф., Ураксеев М.А. Функциональные преобразователи перемещений. -М.: Машиностроение, 1976, 183 с.

38. Зарипов М.Ф., Горбатков С.А. Элементы теории нелинейных электромагнитных систем с распределенными параметрами. -М.: Наука, 1979, 225с.

39. Земельман М.А. Автоматическая коррекция погрешностей устройств.: Издательство стандартов, 1972, 200с.

40. Зимин Е.Ф., Кочанов Э.С. Измерение параметров электрических и магнитных полей в проводящих средах. М.: Энергоатомиздат, 1985.

41. Кабанов Д.А. Функциональные устройства с распределенными параметрами. -М.: Советское радио, 1979, 336 с.

42. Каден Г. Электромагнитные экраны. Перевод с немецкого. М.: Гос-энергоиздат, 1957, 327 с.

43. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. Справочная книга. Л.: Энергия, 1970, 415 с.

44. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1971, 576 с.

45. Кар Дж. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры: Пер. с англ., М.: Мир, 1986, 387 с.

46. Карандеев К.Б. и др. Быстродействующие электронные компенсационно-мостовые приборы. Издательство «Энергия», 1970.

47. Карпов Б.Г. Теория нелинейных цепей с распределенными параметрами. -ЛВИКА, Ленинград, 1969, 200 с.

48. Кифер И.И. Испытания ферромагнитных материалов. М.: Энергия, 1969, 360 с.

49. Коваленков В.И. Основы теории магнитных цепей. -М.: изд-во АН СССР, 1940.

50. Конюхов Н.Е., Медников Ф.М., Нечаевский М.Л. Электромагнитные датчики механических величин. -М.: Машиностроение, 1987, 256с.

51. Конюхов Н.Е. Электромеханические функциональные преобразователи. М.: Машиностроение, 1977. 235 с.

52. Конюхов Н.Е., Медников С.Ф., Нечаевский М.Л. Датчик положения для гидравлических цилиндров. Датчики и системы. 2003, №1- с.36-38.

53. Конюхов Н.Е., Медников С.Ф., Нечаевский М.Л. Электромагнитный преобразователь перемещений для гидравлических цилиндров. — Вестник СГАУ, 2003, выпуск 8, с. 59-63.

54. Конюхов Н. Е., Курицкий А. А. Унифицированный преобразователь линейных перемещений. Приборы и системы управления, 1984, №10, с. 29-30.

55. Конюхов Н. Е., Скворцов Б.В., Курицкий А. А. Расчет электромагнитных полей в трансформаторных датчиках перемещений. — Известия вузов. Приборостроение, 1983 №6, с. 3-8.

56. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1973, 832 с.

57. Куликовский K.JL, Купер В.Я. Методы и средства измерений. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 448 с.

58. Куликовский Л.Ф, Индуктивные измерители перемещений. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1961, 280 с.

59. Куликовский Л.Ф., Зарипов М.Ф. Индуктивные преобразователи перемещений с распределенными параметрами. -М.- JI.: Энергия, 1966, 1 12 с.

60. Куликовский Л.Ф., Конюхов Н.Е., Медников Ф.М. Трансформаторные функциональные преобразователи с профилированными вторичными контурами. -М.: Энергия, 1971, 103 с.

61. Куликовский Л.Ф., Медников Ф.М., Нечаевеский М.Л. О синтезе магнитных целой с распределенными параметрами. Электричество, 1975, №4, с. 85-86.

62. Куликовский Л.Ф., Нечаевский М.Л., Поцелуев Ю.П. Анализ потоко-распределения в преобразователе силы.- Известия вузов СССР. Приборостроение, 1975, № 3, с. 5-8.

63. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин.- Л.: Энергоатомиздат, 1983, 320 с.

64. Лившиц Н.А.- К анализу законов распределения магнитного потока. -Автоматика и телемеханика, 1940, №1, с.27-38.

65. Лившиц Н.А., Основы расчета магнитных цепей переменного тока с цилиндрическим и плоским сердечником. -ЖТФ, 1945, т.15, №11, с. 848-857.

66. Литвененко О.Н., Сошников В.И. Теория неоднородных линий и их применение в радиотехнике. М.: Советское радио, 1964., 536с.

67. Мартяшин А.И., Шахов Э.К., Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. —М.: Энергия, 1976,392с.

68. Масюренко Ю.А. Логометрические преобразователи с автоматической коррекцией погрешностей. —М.: Энергоатомиздат, 1983, 88с.

69. Медников С.Ф. Схема замещения для индуктивных преобразователей перемещения. Вестник СГАУ, 2003, выпуск 8, с. 63-66.

70. Медников С.Ф. Электромагнитные датчики перемещений — Тезисы докладов десятой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления», г. Гурзуф, 1998г. с.46-47.

71. Медников С.Ф., Нечаевский M.JI. Моделирование преобразователей перемещения с помощью электрической линии. Труды одиннадцатой межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 2001, с. 77-79.

72. Медников С.Ф. Анализ термокомпенсирующей схемы для электромагнитного измерительного преобразователя. Труды двенадцатой межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 2002, с. 83-85.

73. Медников С.Ф., Нечаевский M.J1. Датчик положения плунжера гидроцилиндра. Труды 3-й Международной конференции молодых ученых и студентов. Самара, 2002, с.45.

74. Медников С.Ф., Нечаевский M.J1. Идентификация функции взаимной индуктивности для распределенной магнитной системы. Труды двенадцатой межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 2002, с. 85-87.

75. Медников Ф.М. Исследование прецизионных трансформаторных преобразователей малых линейных перемещений. Кандидатская диссертация. Куйбышевский политехнический ин-т. Куйбышев, 1967, 133 с.

76. Медников Ф.М., Нечаевский M.J1., Поцелуев Ю.П. Нагрузочный режим электромагнитных преобразователей с распределенными переменными параметрами, Изв. вузов СССР. Приборостроение, 1964, №9, с. 12-15.

77. Нестеренко К.А. Цифровые делители напряжения. М.: Энергия, 1970. 224 с.

78. Нейман Л.Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах, -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1949, 190с.

79. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники, т.т.1, 2.-М.-Л.: Энергия, 1966, 522 с. и 407с.

80. Нечаевский M.JI. Исследование и разработка унифицированных электромагнитных преобразователей информационно-измерительных систем для испытаний сельскохозяйственной техники.

81. Дисс. канд.тех.наук. Куйбышев, 1980. -166с.

82. Новицкий П. В. Методы расчета комплексного магнитного сопротивления стали при различной степени проявления поверхностного эффекта.- Труды ЛПИ им. М. И. Калинина. 1956, №184, с. 82-86.

83. Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных устройств. Л., Энергия, 1968, 248 с.

84. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. —Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение, 1991. — 304 с.

85. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Пэр. с англ. -Л.: Энергия, 1970, 360 с.

86. Орнатский П. П. Теоретические основы информационно измерительной техники. — Киев: Вища школа, 1983, 455 с.

87. Панасенков М.А. Электромагнитные расчеты устройств с нелинейными распределенными параметрами. -М. : Энергия, 1971, 216с.

88. Патент РФ. №2127865. Ф.М. Медников, М.Л. Нечаевский. Устройство для измерения линейных перемещений. БИ № 8, 1999.

89. Патент РФ №2207499 Медников Ф.М., Нечаевский М.Л., Медников С.Ф. Токовихревой преобразователь. БИ №18, 2003.

90. Поливанов К.М. Ферромагнетики. -M.-JI. : Госэнергоиздат, 1957, 256с.

91. Проектирование датчиков для измерения механических величин. Под ред. Осадчего Е.П.-М.: Машиностроение, 1979, 480 с.

92. Прокунцев А.Ф., Юмаев P.M. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин. -М.: Машиностроение, 1992, 288с.

93. Рейнтбот Г. Магнитные материалы и их применение. М. — JL, Энергия 1974.384 с.

94. Савин И.Ф. Гидравлический привод строительных машин. — М.: Стройиздат, 1974.

95. Скрипник Ю.А. Повышение точности измерительных устройств. -Киев: Техника, 1976, 454 с.

96. Срибнер JI.A. Точность индуктивных преобразователей перемещений. М.: Машиностроение, 1975, 105с.

97. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочное пособие. В.Г. Домрачеев, В.Р. Матвеевский Ю.С., Смирнов. М.: Энергоатомиздат, 1987.

98. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. М. Л., Энергия, 1966. 690 с.

99. Филиппов Е. Нелинейная электротехника. Пер. с нем./Под ред. А.Б. Тимофеева,- М.: Энергия, 1978, 496 с.

100. Шидлович J1.X. Дифференциальные трансформаторы и их применение. -М.-Л.: Энергия, 1966, 96 с.

101. Шимони К. Теоретическая электротехника. М.: Мир, 1964, 774 с.

102. Шляндин В.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М.: Высшая школа, 1973, 280 с.

103. Электрические измерения неэлектрических величин / Под редакцией П.В. Новицкого. — Л: Энергия, 1975, 576с.

104. Юшкин В.В. Основы расчета объемного гидропривода. — Минск: «Вышэйшая» школа, 1982 г.

105. Яковлев Н.А. Основы гидравлического расчета насосных установок и гидроприводов. Учебное пособие. -Л: ЛПИ, 1982.

106. Burn-Brown 1С Data Book. Linear and Mixed Signal. Produkts -1998.

107. DE 3817371 A1 vom 30.11.89. Differentieller induktiver Geber mit Digi-talausgang.

108. Haag A. Elektronisches Messen mechanischer Groflen. Munchen 1966, 240s.

109. Hydraulikzylinder fur Drticke bis 200 bar hat verstellbaren Positionssen-sor. / Maschinenmarkt. 1998. № 2.

110. Eberthauser H., Helduser S. Fluidtechnik. 1995, 445 s.

111. Eckl R. A/D und D/A-Wandler. Franzis-Verlag, Munchen 1990.

112. Elektronik und Hydraulik im Verbund. Fluid-Leserdiens. Verlag moderne Industrie, Lansberg, DE, 2003.

113. Ein neuer Sensor zur beriihrungslosen Positionserfassung flir Stellungsreg-ler. Automatisierungstechnische Praxis 43, Heft 4, 41-44, Siemens AG, 2001.

114. Hydraulikzylinder mit Kopfchen. Der Konstrukteur №9, 2002, Seite 14.

115. НуdraulikzyUnder mit integriertem Wegmesssystem. Weg- und Winkel-sensorik, Katalog, 2004, Fa. Novotechnik, DE.

116. Kainka B. Handbuch der PC Mess- und Steuertechnik. Franyis-Verlag, Poing 2001.

117. Linear Technology Databook. Volume VII 1999.

118. Loos H. R. Systemtechnik induktiver Weg- und Kraftaufnehmer 1992, 250s.

119. LVDTs remain ,,state-of -the-eart", Measurement Inspection Technology, 1982, February, p. 13-16.

120. Problemloser Einbau von Sensoren. Der Konstrukteur, Sondernheft, 2005.

121. Pfliiger A. Stabilitatsproblemme der Elastostatik. Berlin: Springer 1950.

122. Stellzylinder mit integriertem Wegmesssystem. Weg- und Winkelsensorik, Katalog, 2004, Fa. Novotechnik, DE.

123. Tietze U., Schenk Ch. Halbleiter-Schaltungstechnik. Sprinder, Berlin 1999.

124. Tranker H.R., Obermeier, E.: Sensortechnik. Spinger-Verlag, Berlin 1998, ISBN 3-540-58640-7.

125. Vollverschraubbarer Zylinder mit Wegmesssystem. Butter, Maschinenfab-rik Gmbh.

126. WegmeBsystem im Hydraulikzylinder / Production 1998. № 4.