Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. Цель изобретения - повышение точности за счет линеаризации передаточной функции. Для этого в устройстве, содержащем источник 1 питания, дифференциально-трансформаторный преобразователь 2 перемещений с обмотками 3 и 4, фазосдвигающую цепь 5, блок 6 формирования сигналов , преобразователь 2 выполнен с рабочим и компенсационным якорями, разомкнутым магнитопроводом и возможностью изменения магнитного сопротивления введением в рабочую зону рабочего и компенсационного якорей. С помощью фазосдвигающей цепи 5 задают угол сдвига, изменяющий крутизну характеристики устройства в начале диапазона измерения, а перемещением компенсационного якоря вдоль корпуса преобразователя изменяют крутизну характеристики в конце диапазона измерения в сторону линеаризации характеристики. Зил.3 & Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К.АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675428/28 (22) 11.04,89 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (72) Т. И. Мурашкина, О. В. Преснякова и В.М, Чудов (53) 621,317.39:531.717(088.8) (56) Серединин В. И. Измерительные устройства с высокотемпературными трансформаторными датчиками перемещений.

M,: Энергия, 1968, с. 15-16.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1195181, кл. G О1 В 7/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Цель изобретения — повышение точности за счет линеаризации передаточной функции..

„„5U, 1647228 А1

Для этого в устройстве, содержащем источник 1 питания, дифференциально-трансформаторный преобразователь 2 перемещений с обмотками 3 и 4, фазосдвигающую цепь 5, блок 6 формирования сигналов, преобразователь 2 выполнен с рабочим и компенсационным якорями, разомкнутым магнитопроводом и воэможностью изменения Магнитного сопротивления введением в рабочую зону рабочего и компенсационного якорей. С помощью фазосдвигающей цепи

5 задают угол сдвига, изменяющий крутизну характеристики устройства в начале диапазона измерения, а перемещением компенсационного якоря вдоль корпуса преобразователя изменяют крутизну характеристики в конце диапазона измерения в сторону линеаризации характеристики.

3 ил.

1647228

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Цель изобретения — повышение точности за счет линеаризации передаточной функции, На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — упрощенная конструктивная схема дифференциальнотрансформаторного преобразователя; на фиг. 3 — векторная диаграмма работы устройства.

Устройство для измерения перемещений содержит источник 1 питания, дифференциально-трансформаторный преобразователь 2 перемещений с первичными последовательно включенными обмотками 3, подключенными к выходу источника 1 питания, и вторичными обмотками 4, включенными встречно, фазосдвигающую цепь 5, вход которой подключен к одному из сигнальных выводов вторичной обмотки 4, .например компенсационной, блок 6 формирования сигналов, входы которого соединены с выходом фазосдвигающей цепи 5 и вторым сигнальным выводом вторичных обмоток 4 (e рассматриваемом варианте рабочей обмотки).

Встречное включение обмоток 4 обеспечивает сдвиг фаз между сигналами на них, равный 180, Фазосдвигающая цепь 5 осуществляет дополнительный сдвиг сигнала на выходе относительно сигнала на входе.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь 2 представляет собой (фиг. 2) ферромагнитный корпус 7, в котором размещены ферромагнитный сердечник 8, на котором расположена первичная обмотка 9, включающая обмотки 3, и вторичные рабочая 10, включающая обмотки 4, и компенсационная 11 обмотки, В компенсационной половине преобразователя установлен компенсационный якорь 12.

Измерение перемещения ведется относительно рабочего якоря 17.

Устройство раббтает следующим образом.

Источник 1 питания (см, фиг. 1) вырабатывает переменное синусоидальное напря-. жение, которое поступает на первичную обмотку 3 дифференциально-трансформаторного преобразователя 2. При этом создается переменный магнитный поток, пронизывающий вторичные обмотки 4.

При удалении рабочего якоря 13 (фиг. 2) напряжение обмотки 10 уменьшается по экспоненциальному закону, а напряжение обмотки 11 увеличивается по экспоненциальному закону.

Выходным сигналом преобразователя 2 является угол р суммарного напряжения

U относительно вектора напряжения одной из обмоток 4 Ор или Uk, Функцию преобразования устройства определяют выражением

sin a р = arctg

Uk

cos po +

Ор (10 где гр — фаза суммарного напряжения относительно фазы напряжения компенсационной обмотки; /Ъ вЂ” угол между сигналами Up u Uy.

При изменении напряжений Up и О меняется величина и направление суммарного напряжения U;-, т.е, меняется угол р, что поясняет векторная диаграмма на фиг. 3.

Без индекса к на диаграмме обозначены сигналы устройства в начале диапазона из20 мерения, с индексом к в конце диапазона измерения.

Отношение Ок/Up в приведенном выражении является функцией зазора Ор между рабочим торцом преобразователя 2 и рабочим якорем 13, причем указанное отношение в диапазоне измерения меняется по закону, близкому к зкспоненциальному, B то время как зависимость фазы суммарного напряжения у от отношения Ui /Up изменяется по закону арктангенса, причем максимальную крутизну эта зависимость имеет при Up/Up = 1, Кроме того, крутизна характеристики p = f(ut/Uр) зависит от выбора угла р между напряжениями Up и Ок, Чем больше угол р> в начале диапазона измерения, тем больше крутизна зависимости f(Up/Up), Другими словами, выбирая соответствующий угол о„между напряжениями

Ор и Ut< и обеспечивая их равенство в точке диапазона измерения, где крутизна зависимости Uk/Up= (д р) незначительна, а крутиз45 на зависимости р = f(Uk/Up) максимальна, можно добиться значительной линеаризации функции p = =1(др).

Для дифференциально-трансформаторных преобразователей экспериментально

0 установлено, что максимальная линейность выходной характеристики (p = f(д р) обеспечивается при р> в начале диапазона измерения в пределах от 170 до 178, и при балансировке напряжений Up u Uk в точке, расположенной в конце диапазона измерения.

Перед проведением измерения для получения максимальной линейной характеристики преобразователя производят его регулировку следующим образом.

1647228

Составитель В. Подолян

Редактор М. Стрельникова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M. Шароши

Заказ 1645 Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

С помощью фазосдвигающей цепи 5 задают угол (в рекомендуемом варианте

2 — 10О), Компенсационный якорь 12 располагают отноеительно обмоток с зазором

Д 6pакс где макс максимальное значение диапазона измерения. Снимают предварительную градуировочную характеристику, относительно которой ведется дальнейшая регулировка. При регулировке перемещением компенсационного якоря 12 вдоль корпуса 7 преобразователя меняют крутизну характеристики p = f(x) в конце диапазона измерения, а изменением угла а с помощью фазосдвигающей цепи 5 изменяют крутизну характеристики в начале диапазона измерения.

Таким абра"-ом изменением угла р и перемещением компенсационною якоря вдоль корпуса добиваются необходимой линейности устройства, Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее источник питания, дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещений с рабочим якорем, первичной и двумя встречно включенными вторичными обмотками, фазосдвигающую цепь, блок формирования сигнала и шину нулевого потенциала, о т л и ч а ю5 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещений выполнен с дополнительным компенсационным якорем, разомкнутым магнитопроводом и

10 возможностью введения в рабочую зону рабочего и компенсационного якорей, обмотки размещены на магнитопроводе, выход источника питания подключен к первичной обмотке, свободный вывод первой вторич15 ной обмотки подключен к первому входу фазосдвигающей цепи, выход которой подключен к первому входу блока формирования сигнала, свободный вывод второй вторичной обмотки подключен к второму

20 входу блока формирования сигнала, шина нулевого потенциала подключена к общим выводам первой и второй вторичных обмоток, второму входу фазосдвигающей цепи и третьему входу блока формирования сигна25 ла.