Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится к измеритель нЪйг. технике и может быть использовано для различных измерений с.помощью дифференциальных датчиков. Известно устройство дяя измерения линейных перемецений, содержащее дифференциальный индуктивный датчик, охему измерения, коммутатор, блок памяти, блок деления 1. Недостатками устройства являются низкая производительность измерений И ограниченная точность.: Наиболее близким техническим нием к предлагаемому является устрой .ство для измерения линейных перемете НИИ, содержащее дифференциальный индуктивный преобразователь, две измерительные схемы, подключенные к соответствующим обмоткам дифференциаль ного индуктивного преобразователи, cyNwaTOp, один из входов которого соединен с выходом первой измеритель ной схемы 2. Известное устройство характеризую ется невысокой точностью и помехоус;:тойчивостью измерения. Целью -изобретения является повыше ние точности и помехоустойчивости измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено многовходовим су алатором-интегратором, компаратором, четырьмя ключами, задатчиком эталонного интервала времени, блокам управления, вентилем и счетчиком импульсов, выход второй измерительной схемы подключен к другому входу сумматора, выход которого соединен с одним из входов многовходового сумматора-интегратора, другие два входа которого соответственно через первый и второй, ключи подключены к соответственно первой и второй измерительных схем выход первой измерительной схемы через третий ключ, т ыход второй измерительной схемы через последовательно соединеннь|е инвертор и четвертый ключ связаны с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом многовходового сумматора-интегратора, выход компаратора соединен с управляющими входами всех ключей и с входсм. цепи. состоящей из последовательно соединенных венТиля , зада:тчика эталонного интервала времени, бло1(са управления счетчика, второй выход вентиля свя- , зан со вторым входом счетчика, первый и четвертый ключи выполнены о одним типом проводимости, второй и третий - с другим. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства. Устройство содержит диф.ференциаль ный индуктивный преобразователь 1 с катушками L и Lj включенными после довательно и встречно, измерительные схемы 2 и 3, включенные в цепи катушек, ключи 4 и 5, подключенные входами к первой измерительной схеме, сумматор 6, сумматор-интегратор 7, связанный с сумматором б, последовательно соединенные компаратор 8, вен тиль 9, защатчик 10 эталонного интер вала времени, блок 11 управления, инвертор 12, подключенный к выходу второй измерительной схемы, ключи 13 и 14, счетчик 15, подключенный к выходу вентиля 9 и блока 11 управления блок 16 индикации. Устройство работает следукЛЦИЯ образом. При нейтральном положении подвижного сердечника (фиг. 1) преобразова теля 1 токи, протекающие в катушках L и Ц равны. Сигналы, измеряемые схемами 2 и 3, пропорциональны значению ,где и - козффициент, оп.ределяемый физическими свойствами преобразователя 1, При перемещении сердечника преобразователя на величи ну х в сторону катушки L сигнал на выходе измерительной схемы 2 пропорционален выражению У)й () , на выходе измерительной схемы 3 -.выражению () . При сигнале с выхода компаратора 8, обеспечивающем открывание ключей .5, 14 и закрыван1ф ключей 4 и 13, на входе е компаратора 8 поступает напряжение - а(хо-х) с выхода инвертора 12, на вход и многовходового сумматора-интегратора 7 поступает сигнал а(хо+х)н.на вход в сигнал, получаеколй с выхода сумматора б и определяемый как V Q (XQ+X) + и (Хо-х)ЬКс , (1 где Kj. - коэффициент передачи сумматора б. Д.. При К , V вх. При этом сигнал на выходе многовходо вого сумматора-интегратора 7 обеспеч вает такое направление интегрировакия в еличины| V «а (хд+х) и в течение такого интервала времени, пока не будет вьшолнено равенство 1 г а (XQ+X) - Yf И-вХр+а (Xjj+x)3.dt - (xn-x), о(2) где Т - время разряда емкости интег ратора 7,. I- постоянная интегратора 7. На временной диаграмме (фиг.2) этому процессу соответствует участок пря-h-ах„+а (х„+х). dt). мой ВС (- тоВ момент сравнения в точке С происходит срабатывание компаратора В., в результате чего изменяется состоя-ние ключей 4,13 и 5, 14 на противоположное (ключи 4 и 13 открываются, а 5 и 14 закрываются). Вследствие чего изменяется направление интегрирования интегратора 7. Происходит увеличение напряжения с выхода интегратора 7 до тех пор, пока оно не станет равным +а (). При этом, вь полняетря равенство 1 Т- uXxg-x)- 1 -uxo+ft(xo-x) .dt b(xo-x), о(3) где Т - Т Т2 - время заряда Т - период преобразования. Процессу заряда емкости интегратора 7 на временной диаграмме (фиг.2) .согответствует участок прямой СД 1 Т2 . -йх-+а(хо-х)dt). в момент t (Фиг9 2) в точке D происходит срабатывание компаратора 8 и следовательно соответствующее изменение состояния ключей инаправления интегрирования на противоположные. Из выражений (2 и 3), принимая во 1 - 2 внимание, что Т следующее выражение для частоты преобразованияПри подсчете за время Т, задаваемое задатчиком 10 эталонного интервала времени, число импульсов N, подсчитанное в счетчике 15 импульсов, равно где Тэ - длительность эталонного интервала времени. Подставляя в выражение (5) значение Т из уравнения (4), получим Nj- л - - - (б ЧТО и является результатом измерения. Перед начгшом проведения; измерения с одного из.выходов блока 11 управления формируется команда, поступающая на шину сброса счетчика 15 импульсов . Производится сброс предыдущего показания счетчика и подготовка к проведению следукадего измерения. После этого по команде с другого выхода блока 11 управления задатчик 10 эталонного интервала времени формирует интервал времени Т, в течение которого выходные импульсы компаратора 8 проходят через вентиль 9 на счетный вход счетчика 15, выход кото рого соединен с блоком цифровой индикации. . Из анализа выражения (6) видно, что на точность измерения не оказывает влияния параметр а, который определяется физическими свойствами преобразователя и является случайной величиной, подверженной влиянию различных факторов - изменениям температуры, старению элементов конструкции устройства и т.д. Кроме того, в устройстве обеспечивается линейная зависимость частоты преобразования и следовательно числа импульсов от изменения линейного перемещения/ а также такие источники погрешности как дрейф нуля интегратора, нестабильность порога срабатывания компаратора не вносят погрешности в измерение. Выбирая интервал усреднения Т равнш«1 или кратным периоду напряжени питающей сети, можно значительно ослабить Влияние сетевой помехи. Формула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциал ный индуктивный преобразователь, две измерительные схемы, подключенные к соответствующим обмотк м дифферен- циального индуктивного преобразовате ЛЯ, сумматор, один из входов КОТОрОГ соединен с выходом первой измеритель ной схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерений, оно снабжено многовходовым сумматорог -интегратором, компаратором, четырьмя ключами, задатчиком эталонного интервала времени, блоком управления, вентилем и счетчикой импульсов, выход второй измерительной схемы подключен к другс 1у входу су}иматора, выкод которого соединен с одним из входов многовходового сумматора-интегратора, другие два входа которого соответственно через первый и второй ключи подключены к выходам первой и второй ;измерительных схем соответственно,выход первой измерительной схемы через третий ключ, выход второй измерительной схемы через последовательно соединенные инвертор и четвертый ключ связаны с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом многовходового сумматора-интегра.тора,выход компаратора соединен с управляющими входами всех ключей и с входом цепи,состоящей из последовательно соединенных вентиля,задатчика эталонного интервала времени, блока управления, счетчика, второй выход, вентиля связан со вторьш входом счетчика, первый и четвертый ключи(выполг нены с одним типом проводимости, второй и третий - с другим. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 386233, кл. G 01 В 7/02, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 69780,0, кл. G 01 В 7/02, 1979 (прототип) .,

П