Устройство для измерения перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений при помощи индуктивных и других датчиков.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещений, блок обработки сигналов, индикатор 1 .

Недостаток данного устройства состоит в низкой точности измерений

из-за влияния сетевой помехи. I

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для.измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещений, генератор низкочастотный выход KOTojjoro подключен к преобразователю перемещений, блок обработки сигналов, индикатор и блок управления.

Блок обработки сигналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора и усилителя постоянного тока, а блок управления. - из формирователя эталонного сигнала и регулятора коэффициента усиления усилителя 2 .

Недостатком известного усуройства является низкая точность измерений из.-за проникновения в измерительный канал как сетевой помехи, так и помехи от напряжения питания преобразователя перемещений.

Цель изобретения - повышение точности за счет повышения линейности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения перемещений, содержащем преобразователь Перемещений, генератор, низкочастотный выход которого подключен к преобразователю перемещений блок обработки, сигндлов, индикатор и блок управления; генератор выполнен с дополнительным высокочастотным выходом, в блок обработки сигналов введены последовательно соединенные счетчик, вход которого соеинен с высокочастотным выходом генератора, регистр памяти и дешифратор и подключенные к выходу преобразователя перемещений последовательно соединенные ключи, интегратор и нуль-орган, блок управления состоит из узла управления ключами, подключенного к низкочастотному выходу генератора и выходу нульргана, формирователя тактов, сигнал с которого подается на уаел упт авления ключами, а на вход поступает выходной сигнал счетчика,и формирователя импульса переноса и импульса знака, вход которого подключен к выоду нуль-органа, а выход - -к регисту памяти. Введен блок разрешения ачала измерений, состоящий из поседовательно соединенных усилителяормирователя, вход которого подключен к низкочастотному выходу генератора, элемента И, триггера, формирователя импульса сброса счетчика И начала первого , вход которого подключен к выходу нульоргана, а выход соединен со счетчиком и формирователем тактов, и ограничителя-формирователя, выход которого подключен к входам элемента И и триггера.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на -фкг,- 2 и 3 - блок-схема генератора на фиг. 4 - временные диаграммы работы узлов устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит преобразователь 1 перемещений, сое тоящий из дифференциального индуктивного датчика 2 и блока 3 вычитания, генератор 4, блок 5 обработки сигналов, состоящий из опорн го источника б, ключей 7, интегратора 8, нуль-органа б, счетчика 10 регистра 11 памяти и дешифратора 12, индикатор 13,. блок 14 управления, состоящий из узла 15 управления ключами, формирователя 16 тактов и формирователя 17 импульса переноса и импульса знака, и блок 18 разрешения начала измерений, состоящий из усилителя-ограничителя 19, ограничителя-формирователя 20, элемента И 21, триггера 22 и формирователя 23 импульса сброса счетчика и начала первого такта.

Генератор 4 состоит или (фиг. 2 из низкочастотного генератора 24 синусоидальных сигналов, умножителя 25 частоты и усилителя-ограничителя 26, или (фиг. 3) из высокочастотного генератора 27, делителя 28 частоты и фильтра 29 низкой частоты.

Устройство работает следующим образом.

Шток индуктивного датчика 2 непрерывно следит за изменением размера измеряемой детали 30. Период наряжения питания (низкочастотный выход генератора 4) преобразовател 1 перемещений выбирают кратным номинсшьному периоду напряжения общей питающей сети.

С прямого и инверсного выходов преобразователя 1 перемещений на вход блока 5 обработки сигналов подаются напряжения (фиг. 4а), равные по абсолютной величине разности падений напряжения на двух обмотках индуктивного датчика 2 и противоположные по знаку. Одновременно на вход блока 5 обработки сигналов проникает помеха от общей питающей сети, пропорциональная напряжению этой сети (фиг.46).

, Работа блока 5 обработки сигналов проходит в два такта. В первом такте при положительном напряжеНИИ на низкочастотном выходе генератора 4 сПОМОЩЬЮ узла 15 управления ключами открывается ключ 7, вхо которого соединен с прямым выходом преобразователя 1 перемещений, а при отрицательном напряжении на низкочастотном выходе генератора 4 ключ 7, вход которого соединен с инверсным выходом преобразователя 1 перемещений. С выхода ключа 7, таким образом, на вход интегратора 8 поступает двухполупериодное выпрямленное напряжение (фиг. 4в).

Интегрирование производится за время, кратное номинальной длительности периода напряжения общей питающей сети. Причем на выходе интегратора 8 снимаемое ,напряжение прямо пропорционально измеряемому перемещению только в случае равенства нулю начального сдвига по фазе выходного напряжения преобразователя 1 перемещений относительно момента начала измерений. Блок 18 разрешения начала измерений подает команду на начало интегрирования после смены знака напряжения общей питающей сети в момент смены . знака напряжения с низкочастотного выхода генератора 4. Для этого синусоидальное напряжение общей питающей сети преобразуется ограничителем-формирователем 20 в прямоугольные импульсы (фиг. 4г), которые подаются на элемент И 21, на другой вход которого подается сформированное усилителем-ограничителем 19 напряжение с низкочастотного выхода генератора 4 (фиг. 4д). Сигнал с выхода элемента И 21 (фиг. 4е) поступает на триггер 22 и на выходе формирователя 23 импульса сброса счетчика и начс1ла первого такта формируется импульс (фиг. 4ж}, поступающий на сбрасывающий вход счетчика 10. К этому времени на вход формирователя 23 поступает импульс с выхода нуль-органа 9, означающий конец предыдущего измерения. Счетный вход счетчика 10 постоянно дополнен импульсами (фиг. 4з), поступающими с высокочастотного выхода генератора 4. При сбросе (обнулении) счетчика 10 после поступления импульса с блока 18 разрешения начала измерений сосчетчика 10 на формирователь 16 тактов поступает импульс, позволяющий сформировать на выходе последнего сигнал начала первого такта.

После заполнения счетчика 10 за период, равный времени интегрирования, происходит повторное обнуление счетчика 10 и с выходы формирователя 16 тактов подается сигнал начала второго такта.

В зав 1симости от полярности напряжения на выходе нуль-органа 9 в первом такте, которая определяется знаком напряжения на выходе

с интегратора 8 (а следовательно, знаком измеряемого перемещения), с помощью узла 15 управления ключами закрываются ключи 7, подающие напряжение с выхода преобразователя 1 перемещений, и открыва- ется один из ключей 7, на вход которого от опорного источника 6 подается постоянное опорное напряжение. Знак опорного напряжения определяется из условия, что при интегрировании этого напряжения абсолютное значение напряжения на выходе интегратора8 уменьшалось бы до нулевого уровня после чего срабатывает нуль-орган 9, подающий импульс на формирователь 23, сигнализирующий об окончании вторюго такта. В момент срабатывания нуль-органа 9 с его выхода сигнал поступав на узел 15 управления ключами, который закрывает ключ, связанный с опорным источникм 6, и на формирователь 17 импульса переноса и импульса знака, открывающий вход регистра 11 памяти, где производится запись результата счетчика 10. С помощью дешифратора 12 и индикатора 13 производится отсчет показаний. Знак индикатора 13 устанавливается формирователем 17 импульса переноса и импульса знака в соответствии с полярностью напряжения на выходе нуль-органа 9 в первом такте.

Предлагаемое устройство дает возможность увеличить быстродействие измерений и повысить их точность за счет соответствующего выбора параметров работы устройстваФиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ,, содержащее преобразов тель перемещений, генератор, низко частотный выход которого подключен, к преобразователю перемещений, блок обработки сигналов, индикатор и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повыш ния точности за счет повьииения линейности, генератор выполнен с дополнительным высокочастотным выходом, в блок обработки сигналов вве дены последовательно соединенные счетчик, вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора регистр памяти и дешифратор и подключенные -к выходу преобразователя перемещений последовательно соединенные ключи, интегратор и нулЬ орган, блок управления состоит из узла управления ключами, подключенного к низкочастотному выходу генератора и выходу нуль-органа, формирователя тактов, сигнал с которого подается на узел управления ключами, а на вход поступает выходной сигнал счетчика, и формирователя импульса переноса и импульса знака, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход - к регистру памяти, введен блок разрешения начала измерений, состоящий из последовательно соединенных усилителя-формирователя, вход которого подключен к низкочастотному выходу генератора, элемента И, триггера, формирователя импульса сброса счетчика и начала первого такта, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход соединен со счетчиком и формирователем тактов, и ограничителя-формирователя, выход которого подключен к вводам элемента И и триггера.