Преобразователь перемещение-фаза

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. Целью изобретения является повышение информативности. Преобразователь перемещение-фаза содержит чувствительный элемент, включающий в себя ферромагнитный якорь, установленный с возможностью перемещения, симметрирующую ферромагнитную пластину, секции обмотки возбуждения , соединенные последовательно согласно, секции измерительной обмотки, соединенные последовательно встречно, сердечник, блок повышения достоверности измеряемого перемещения, в который входят ключи, эталонный фазосдвигающий блок, блок управления, шина управления, а также генератор синусоидального напряжения , фазосдвигающий блок коррекции фазы опорного сигнала, усилители-ограничители, фазометр, имеющий в своем составе выходной каскад усиления напряжения постоянного тока, блок регулирования чувствительности преобразователя, блок формирования предупредительного сигнала , в который входят регулируемый фазовращатель , усилитель-ограничитель, схема сравнения, блок формирования аварийного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель , усилитель-ограничитель, схема сравнения, а также узел индикации предупредительного сигнала и узел индикации аварийного сигнала. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

{я)з G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ OATEHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4920933/28 (22) 22.01.91 (46) 15.07.93. Бюл. М 26 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Н.Д,Конаков, А.Н.Трофимов и Г.С.Лыгина (56) Авторское свидетельство СССР

М 1663397, кн. G 01 В 7/00, 1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ-ФАЗА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и мажет быть использовано для измерения перемещений.

Целью изобретения является повышение информативности. Преобразователь перемещение-фаза содержит чувствительный элемент, включающий в себя ферромагнит:ный якорь, установленный с воэможностью перемещения, симметрирующую ферромагнитную пластину, секции обмотки возбуждения.. соединенные последовательно

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений валов двигателей (объектов контроля), и регистрации их положения в критических точках диапазона измеряемых перемещений с выдачей отличител ьн ых сигналов.

Цель изобретения - повышение информативности.

На фиг.1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - векторная диаграмма выходных сигналов; на фиг. 3 - временные диаграммы выходных сигналов преобразователя.

„„Я „, 1827525 А1 согласно, секции измерительной обмотки, соединенные последовательно встречно, сердечник, блок повышения достоверности измеряемого перемещения, в который sxoдят ключи, эталонный фазосдвигающий блок, блок управления, шина управления, а также генератор синусоидального напряжения, фазосдвигающий блок коррекции фазы опорного сигнала, усилители-ограничители, фазометр, имеющий в своем составе выходной каскад усиления напряжения постоянного тока, блок регулирования чувствительности преобразователя, блок формирования предупредительного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель, усилитель-ограничитель, схема сравнения, блок формирования аварийного сигнала, в. который входят регулируемый фазовращатель, усилитель-ограничитель, схема сравнения, а также узел индикации предупредительного сигнала и узел индикации аварийного сигнала. 3 ил.

П реобразовател ь перемещение-фаза содержит чувствительный элемент 1, включающий в себя ферромагнитный якорь 2, установленный с возможностью перемещения, симметрирующую ферромагнитную пластину 3, секции 4 и 5 обмотки возбуждения,электрически соединенные последовательно согласно, секции 6 и 7 измерительной обмотки, электрически соединенные последовательно встречно, сердечник 8, блок 9 повышения достоверности измеряемого перемещения, в который входят ключи 10 и 11, эталонный фаэосдвигаю1827525 щий блок 12, блок 13 управления, шина 14 управления, а также генератор 15 синусоидального напряжения, фазосдвигающий блок 16 коррекции фазы опорного сигнала, усилители-ограничители 17 и 18, фаэометр

19, имеющий в своем составе выходной каскад 20 усиления напряжения постоянного тока, блок 21 регулирования чувствительности преобразователя, блок 22 формирования предупредительного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель 23, усилитель-ограничитель 24, схема сравнения 25; блок 26 формирования аварийного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель 27, усилитель-ограничитель

28, схема сравнения 29, а также узел индикации 31 аварийного сигнала. Параллельно секции 7 измерительной обмотки подключен фазосдвигающий элемент Я+, в качестве которого выбран резистор, который в сочетании с индуктивностью измерительной обмотки представляет собой фазовращатель.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении обмотки возбуждения (секции 4 и 5) к источнику 15 синусоидального напряжения в секциях 6 и 7 измерительной обмотки возбуждаются наПряжЕНИя Upa6 (Х) И Uon (Х) СООтеЕтСтВЕННО.

С помощью фазосдвигающей цепи (параллельно соединенные индуктивность секции

7 измерительной обмотки и элемент R*) фазу синусоидального напряжения 00 (х) смещают относительно синусоидального напряжения Upa6 (x) Ha ymn ф более 90, не менее 180". Напряжения 0»6 (х) и Оол (х) геометрически суммируют на секциях 6 и 7, а результирующий сигнал Ug и опорный сигнал О л (х) через ключи 11 и блок 16 коррекции фазы опорного сигнала подают на входы усилителей-ограничителей 17, 18 соответственно, с выходов которых сигналы

0 и Uoo (х) подают соответственно на сигнальные входы ВХ,1 и ВХ.2 фазометра 19, регистрирующего разность фаэ уЪых между сигналами 0 и Uoo (х) в виде напряжения постоянного тока.

При перемещении контролируемого объекта и связанного с ним якоря 2 в направлении увеличения зазора др обеспечивается модуляция напряжений на обмотках

6, 7 в функции перемещения др, НаПряжЕНИЕ Upa6 (Х}, ВОЗбуждаЕМОЕ В секции 6, уменьшается, а напряжение Uon

° (х), возбуждаемое в секции 7, возрастает.

Функция преобразования определяется выражением

1 Ъых = p1 p2 = агс19

{1) где уЪ х — фаза результирующего суммарного сигнала 0 относительно вектора напряжения Uoo (х);

10 ф — угол сдвига фаз между векторами

НаПРЯжЕНИй 0ра6 (Х) И Ооп (Х).

При изменении модулированных напряжЕНИй Upa6 (Х) И Uoo (Х) На СЕКЦИЯХ 6, 7 ИЗМЕрительной обмотки в функции перемещения изменяется величина и фаза суммарного (результирующего) сигнала на величину (д>1 — pz). что поясняет векторная диаграмма выходных сигналов датчика (фиг, 2), на которой напряжения, соответствующие максимальному зазору др. „, ° обозначены штрихом, а без него — напряжения, соответствующие минимальному зазору рр в л.

При измерении перемещений в рабочем режиме управляющий сигнал на шине 14 отсутствует, на инверсном выходе блока 13 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 11 и открывает его. С прямого выхода блока 13 сигнал поступает на вход ключа 10 и закрывает его, Суммарное синусоидальное напряжение О» с выхода секций 6, 7 измерительной обмотки поступает на вход первого усилителя-ограничителя 17, а опорное синусоидальное напряжение U (х)— через открытый ключ 11 и блок 16 коррекции фазы опорного сигнала поступает на вход усилителя-ограничителя 18, С выходов усилителей-ограничителей

17, 18 сигналы U и Оы (х) поступают на входы фазометра 19, который регистрирует изменение фазы суммарного сигнала в функции перемещения рных = f (др) на его входах в виде изменения напряжения постоянного тока в функции перемещения, Повышение информативности преобразователя, выражающееся в формировании и регистрации предупреждающей информации о перемещении обьекта контроля в зону, нахождение в которой может привести к предаварийной или аварийной ситуации двигателя или другого механизма, осуществляется следующим образом.

Синусоидальный опорный сигнал Ооп (вх-18), поступающий на вход регулируемого фазовращателя 23 с выхода. блока 16, с помощью регулируемого фаэовращателя 23 блока 22 сдвигают по фазе таким образом, чтобы при достижении объектом контроля зазора (точки диапазона измерения) др прерупр. на выходе схемы совпадения 25 появился

1827525

30

45

50 сигнал U рад. 8 виде последовательности прямоугольных импульсов, При этом (исходя из практических соображений при конструировании) угол +pepynp сдвига по фазе опорного сигнала 0оп (вых-23) на выходе фазовращателя 23 относительно сигнала

U«(ex — 18) на его входе можно регулировать в пределах 0,5 умных.msx фьрадупр 0.9 фаых.мах (фаых.msx — максимальное значение диапазона изменения фазы результирующего суммарного сигнала Оу, соответствующего диапазону измеряемых перемещений).

Сдвинутый по фазе сигнал О» (вых-23) с выхода фазовращателя 23 (на фиг. 3, r изображен сплошными линиями) проходит через усилитель-ограничитель 24, на выходе которого формируется сигнал 0оп (вх. 1 — 25) (на фиг. 3, r изображен штриховыми линиями), который поступает на первый вход ВХ.1 схемы совпадения 25, на второй вход ВХ.2 которой поступает сигнал 0оп (вх, 2-25,29) прямоугольной формы с выхода усилителяограничителя 17 (на фиг. 3, б изображен штриховыми линиями).

На выходе схемы совпадения 25 формируется предупредительный сигнал О рад(вх30) в виде последовательности прямоугольных импульсов с изменяющейся в сторону увеличения длительностью по мере увеличения измеряемого зазора (на фиг.

3, д изображена максимальная длительность этих импульсов), который поступает на вход блока 30 индикации предупредительного сигнала, Блок 30 обеспечивает преобразование и индикацию предупредительного сигнала в световом или другом виде, позволяющим его обнаружить автоматической системе управления и регулирования машиной (агрегатом) или обслуживающим персоналом и принять необходимые меры, например. по подготовке к работе резервной машины или агрегата.

Одновременно синусоидальный опорный сигнал U» (вх-18) поступает на вход регулируемого фаэовращателя 27 блока 26 формирования аварийного сигнала. С помощью регулируемого фазовращателя 27 сдвигают по фазе сигнал 0 и (вх-18) таким образом, чтобы при достижении объектом контроля зазора (точки диапазона измерения) др.ааар. на выходе схемы совпадения 29 появился сигнал 0аар, в виде последовательности прямоугольных импульсов.

При этом (исходя из практических соображений при конструировании) угол +»p сдвига по фазе о орного сигнала О» {вых27) на выходе фазовращателя 27 относительно сигнала 0оп (ex-18} на его входе

Mo)KHo p8ryllMpoBBTb в пределах 0.8 уЪых msx уъаар фаыхлпах. Сдвинутый по фазе сигнал 0». (вых-27) с выхода фаэовращателя 27 (на фиг. 3, е изображен сплошными линиями) проходит через усилитель-ограничитель

28, на выходе которого формируется сигнал

0 . (вх. 1 — 29) (на фиг. 3, е изображен штриховыми линиями), который поступает на . первый вход ВХ.1 схемы совпадения 29, на второй вход ВХ.2 которой поступает сигнал

0 (вх, 2 — 25, 29) прямоугольной формы с выхода усилителя-ограничителя 17 (на фиг.

3, б изображен штриховыми линиями), На выходе схемы совпадения 29 формируется аварийный сигнал Usssp (вх-3 1) в виде последовательности прямоугольных импульсов с изменяющейся в сторону увеличения длительностью по мере увеличения измеряемого зазора {на фиг. 3, ж изображена максимальная длительность этих импульсов), который поступает на вход блока 31 индикации аварийного сигнала.

Блок 31 обеспечивает преобразования и индикацию аварийного сигнала в световом, звуковом или другом виде, позволяющем его; обнаружить автоматической системе управления и регулирования машиной (агрегатом) или обслуживающим персоналом и принять экстренные меры к остановке машины с целью исключения аварийной ситуации и дать команду на пуск в работу резервной машины (агрегата), подготовленной к работе после выдачи предупредительного сигнала.

Формула изобретения

Преобразователь перемещение-фаза, содержащий чувствительный элемент, включающий ферромагнитный якорь, установленный с возможностью перемещения. симметрирующую ферромагнитную пластину, двесекции обмотки возбуждения. соединенные последовательно согласно, две секции измерительной обмотки, соединенные последовательно встречно, блок повышения достоверности измеряемого перемещения, генератор синусоидального напряжения, блок коррекции фазы опорного сигнала, два усилителя-ограничителя, фазометр и блок регулирования чувствительности преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, он снабжен блоком формирования предупредительногосигнала, выполненным в виде последовательно соединенных регулируемого фазовращателя, усилителя-ограничителя и схемы совпадения, узлом индикации предупредительного сигнала, блоком формирования аварийного сигнала, выполненным

1827525 идентично блоку формирования предупредительного сигнала, узлом индикации аварийного сигнала, входы блоков формирования предупредительного и аварийного сигналов подключены к выходу бло- 5 ка коррекции фазы опорного сигнала, вторые входы схем совпадений блоков формирования предупредительного и аварий.-. ного сигналов подключены к выходу первого усилителя-ограничителя, выходы схем совпадений блоков формирования предуп редительного и аварийного сигналов подключены к входам узлов индикации предупредительного и эварийнога сигналов соответственна.

1827525