Индуктивный измеритель перемещения

 

Использование: в контрольно-измерительной технике при измерениях любых перемещений. Сущность изобретения: при нулевом давлении якорь 3 установлен до упора в сердечник правой катушки дифференциального преобразователя 4. При подаче напряжения питания схема автогенератора автоматически обеспечивает работу дифференциального преобразователя 4 в резонансном режиме. Кольцевой детектор 5 обеспечивает выделение разностного напряжения постоянного тока, пропорционального перемещению якоря 3. Фильтр 11 обеспечивает сглаживание пульсаций выходного напряжения, а также защиту от влияния напряжения смещения, которое устанавливается резистором 10 и влияния выходного индикатора 9 на колебательный контур схемы. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях малых перемещений в различных областях производства, например при измерениях повышения давления.

Известен индуктивный измеритель перемещения [1] содержащий механическую воспринимающую часть, дифференциальный преобразователь линейного перемещения в электрический сигнал, кольцевой диодный детектор, выходной индикатор, генератор прямоугольного напряжения и трансформатор. Из приведенной разработчиками математической формулы видно, что выходной ток преобразователя зависит от активного, индуктивного сопротивления катушек, а также от сопротивления выходного индикатора. В свою очередь, на активное и индуктивное сопротивление катушек преобразователя влияет разброс параметров комплектующих элементов измерителя. Это приводит к трудностям настройки (градуировки) измерителя и ограничению его эксплуатационных возможностей, т.е. в известном устройстве необходимо производить индивидуальную настройку механической, воспринимающей перемещение, системы и электронного блока совместно с выходным индикатором. И именно с этим индикатором измеритель должен эксплуатироваться. В случае же выноса выходного индикатора на дистанцию, в комплект для настройки включаются и линии связи с выходным индикатором.

Таким образом, недостатками данного измерителя является необходимость индивидуальной настройки, что затруднительно, особенно при массовом производстве устройства, а также ограничение эксплуатационных возможностей.

Известен также индуктивный измеритель перемещения [2] выбранный в качестве прототипа, содержащий стабилизатор напряжения питания, автогенератор, дифференциальный преобразователь, кольцевой детектор и выходной индикатор (миллиамперметр).

В данном измерителе устранено влияние на погрешности измерений нестабильности напряжения питания, но трудности настройки и ограничение эксплуатационных возможностей также имеют место.

Цель изобретения упрощение настройки прибора и расширение эксплуатационных возможностей.

Изобретение иллюстрируется чертежом. На фиг. 1 представлен индуктивный измеритель перемещения применительно к датчику давления.

Индуктивный измеритель перемещения содержит соединенные последовательно источник питания, стабилизатор напряжения 6, потенциометр 7, движок которого присоединен к общему выводу стабилизатора 6, автогенератор 8, кольцевой детектор 5 и индикатор 9, механическую воспринимаемую систему (мембрана 1, шток 2 и якорь 3), чувствительную к контролируемому параметру, индуктивный дифференциальный преобразователь перемещения с двумя обмотками 4, присоединенный к диагонали кольцевого детектора 5, и сердечником 3, кинематически связанным с воспринимающей системой, регулируемый резистор 10, подключенный к выходу стабилизатора 6 по схеме потенциометра, высокоомный низкочастотный фильтр 11, присоединенный между выходом кольцевого детектора 5 и индикатором 9, движок регулируемого резистора 10 подсоединен к выходу низкочастотного фильтра 11.

На фиг. 2 представлены графики зависимости выходного напряжения U измерителя от перемещения якоря 3 (давление Р), т. е. U f(P). График 1 - зависимость U f(P) в начале настройки, график 2 U f(P) при выборе величины диапазона измерения. Графики 3 и 4 U f(P) при установке нуля (U 0) в необходимую для эксплуатации измерителя точку Р. Так, график 3 проходит через начало координат, где U 0, P 0, а график 4 U 0, P 1 атм. Описание работы приводится на примере шестиатмосферного датчика давления, в котором был применен данный измеритель перемещения.

При нулевом давлении (фиг. 1) якорь 3 установлен до упора в сердечник правой катушки дифференциального преобразователя 4. При подаче напряжения питания схема автогенератора автоматически обеспечивает работу дифференциального преобразователя 4 в резонансном режиме. Кольцевой диодный детектор 5 обеспечивает выделение разностного напряжения постоянного тока, пропорционального перемещению якоря 3 (мембраны 1, т. е. давлению P). Фильтр 11 обеспечивает сглаживание пульсаций выходного напряжения, а также защиту от влияния напряжения смещения, которое устанавливается резистором 10 и влияние выходного индикатора на колебательный контур схемы.

В начале настройки при измерении P от 0 до max график зависимости U f(P) соответствует линии под номером 1 (фиг. 2). Причем в зависимости от разброса параметров комплектующих, начальных величин резисторов 7 и 10 и характеристики мембраны 1 точка пересечения линии 1 с ординатой P, а также наклон ее могут быть различными.

Резистором 7 увеличивается напряжение питания схемы, соответственно увеличивается амплитуда выходного напряжения, т. е. устанавливается величина диапазона измерения, например 600 мВ (линия 2, фиг. 2).

Резистором 10 на выход фильтра 11 подается стабилизированное напряжение смещения, а график U f(P) приобретает вид (фиг. 2, линия 3 или 4). Линия 4 характеризует предварительно нагруженный датчик давления.

Таким образом, за счет применения резистора 10, фильтра 11 и выходного индикатора 9 с высокоомным входом обеспечивается простота настройки измерителя, так как даже при разбросе параметров комплектующих измеритель устанавливается на нуль в любую точку шкалы.

Расширены также и эксплуатационные возможности измерителя, так как после настройки на образцовом цифровом вольтметре в измерителе, применяя любой цифровой, стрелочный и самопишущий прибор с высокоомным входом, появляется возможность вынести выходной индикатор на дистанцию, а также использовать один выходной индикатор для нескольких датчиков.

Формула изобретения

Индуктивный измеритель перемещения, содержащий последовательно соединенные источник питания, стабилизатор напряжения, потенциометр, подвижный контакт которого соединен с общим выводом стабилизатора напряжения, автогенератор, кольцевой детектор и индикатор, механический преобразователь перемещения, индуктивный дифференциальный преобразователь перемещения с двумя обмотками, подсоединенными к диагонали кольцевого детектора, и сердечником, кинематически связанным с якорем механического преобразователя перемещения, отличающийся тем, что он снабжен регулируемым резистором, включенным между выходом стабилизатора напряжения и его общим выводом и высокоомным низкочастотным фильтром, включенным между выходом кольцевого детектора и входом индикатора, выполненным с высокоомным входом, подвижный контакт регулируемого резистора, соединен с вторым выходом и высокоомным низкочастотным фильтром, включенным между выходом кольцевого детектора и входом индикатора, выполненным с высокоомным входом, подвижный контакт регулируемого резистора соединен с вторым выходом низкочастотного фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2