Электромагнитный способ измерения перемещений объекта

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0 j0678 (21) 2622725/18-28 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 В 7/00

Государственный комитет

ССС P но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317,39:

: 531. 71 (088. 8) Опубликовано 30.11.79. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 3011.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИЯ Ю.С.Дмитриев, В,И.Католиков и B,А.Медников

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт имени акад.С,П.Ксролева (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для бесконтактного измерения перемещений металлических объектов или

5 расстояний до них, например для измерения зазоров между вращающимися частями и корпусом тепловых или электрических машин.

Известны бесконтактные способы измерения перемещений металлических объектов, основанные на индуктировании вихревых токов в объекте измерения, под действием которых изменяется в зависимости от расстояння влия-. ние объекта на источник возбуждения, т .е. изменяются так называемые вносимые параметры: полное вносимое сопротивление и вносимая ЭДС (1).

Однако этим способам присуща нелинейная зависимость между выходным параметром (вносимыми сопротивлением или ЭДС) и измеряемым перемещением. 25

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный способ измерения перемещений объекта, заключающийся в том, что возбуждают вихревые токи в .объекте, выделяют вносимое синусоидальное напряжение и выпрямляют era (2) . Далее преобразуют по определенному алгоритму среднее значение выпрямленного вносимого напряжения синусоидальной формы для получения линейной зависимости этого напряже= ния в функции измеряемого перемещения.

Недостатками этого способа является ограниченная точность и н.=.лг" нейность, обусловленные необхоцимостью использования большого числа участков аппроксимации заданной функциональной зависимости в про"цессе преобразования среднего значения выпрямленного вносимого нагоя-. жения, а также нестабильностью аппрс"симированной зависимости из-эа нестабильности используемых в процессе преобразования нелинейных элемен-. тов, которая увеличивается при увеличении числа участков аппроксимации.

Цель изобретения - повышение ..очности и линейностй.

Это достигается тем, что Формир.,:. линейно изменяющееся напряжение треугольной Формы с частотой. пре шающей вдвое частоту напряжени;1 буждения, и = ампл лтудсй, рави и

700777

15

Формула изобретения

40

50 половине максимального вносимого синусоидального напряжения, совмещают во времени моменты достижения. максимумов треугольного напряжения и моменты прохождения через нуль выпрямленного вносимого синусоидального напряжения и формируют фронты прямоугольных импульсов в моменты равенства мгновенныХ значений треугольного и выпрямленного вносимого напряжений, по длительности которых судят о величине перемещений.

Кроме того, с целью исключения зависимости результата измерений от колебаний напряжения возбуждения, амплитуду треугольного напря-" жения изменяют пропорционально амплитуде напряжения возбуждения.

На чертеже приведены временные диаграммы напряжения возбуждения (а), линейно изменяющегося напряжения U > треугольной формы (б), выпрямленное вносимое напряжение (в и в ), импульсное прямоугольное напряжение Бд (г и г ) .

Сущность описываемого способа заключается в следующем, С помощью токовихревого преобразователя, питаемого напряжением U возбуждения основной частоты создают магнитное поле, под действием которого в объекте измерения возбуждают вихревые токи. Возникающее на выходе преобразователя вносимое напряжение U>> выпрямляют и совмещают во времени моменты прохождения этого напряжения через нуль с моментами достижения максимумов треугольного напряжения UT,которое формируют таким образом, чтобы его частота превышала вдвое частоту напряжения возбуждения, а амплитуда равнялась половине максимального вносимого напряжения, Сравнивая оба напряжения, формируют фронты прямоугольных импульсов в моменты равенства этих напряжений. Как показали экспериментальные исследования длительность сформированных указанным образом импульсов напряжения U линейно зависит от расстояния между вихретоковым преобразователем и контролируемым объектом. Как видно из временных диаграмм (кривые г и г ), увеличение измеряемого расстояния приводит к соответствующему увеличению длительности прямоугольных импульсов .

Так как при изменении амплитуды напряжения возбуждения вихретокового преобразователя изменяется и амплитуда вносимого напряжения, т.е. выходного напряжения преобразователя, это изменение приводит к появлению соответствующей погрешности измерения. Для устранения этой погрешности формируют треугольное напряжение таким образом, чтобы его амплитуда изменялась пропорционально амплитуде напряжения возбуждения вихретокового преобразователя.

Основная методическая погрешность измерения (отклонение от линейной зависимости) по предлагаемому способу не превышает значения g 2,5% от ширины диапазона измерения.

Операции предлагаемого способа могут быть достаточно просто реали зованы с помощью стандартных элект.Ронных блоков.

1. ЭлектРомагнитный способ измерения перемещений объекта, заключающийся в том, что возбуждают вихревые токи в объекте, выделяют вносимое синусоидальное напряжение и выпрямляют его, отличающийся тем,.что, с целью повышения точности и линей-р ности, формируют линейно изменяющееся напряжение треугольной формы с частотой, превышающей вдвое частрту напряжения возбуждения, и с амплитудой, равной половине максимального вносимого синусоидального напряжения, совмещают во времени моменты достижения максимумов треугольного напряжения и моменты прохождения через нуль выпрямленного вносимого синусоидального напряжения, формируют фронты прямоугольных импульсов, в моменты равенства мгновенных значе" ний треугольного и выпрямленного вносимого синусоидального иапряжений и по длительности импульсов судят о величине перемещений.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью исключения зависимости результата измерений от колебаний напряжения возбуждения, амплитуду треугольного напряжения изменяют пропорционально амплитуде напряжения возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при ..экспертизе

1. Соболев В.С. и Шкарлет Ю.М.

Накладные и экранные датчики. Новосибирск, Наука, 1965, с.30-55.

2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации к серийному прибору ВВ-lOH. Научно-производственное объединение Спектр, Запорожский опытный завод (прототип> .

700777

Редактор O.Юркова

Составитель С.Скрыпник

Техред Л.Алферова Корректор Е. Папп

Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Зак аз 737 5/33

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4