Измерительный преобразователь перемещения Советский патент 1984 года по МПК G01B7/00 

гл:

00

со

00

со ел Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в приборах для измерения перемещений, а также величин, которые могут быть преобразованы в перемещение (усилие,давление, уровень и т.д.). Известно устройство для измерения перемещения, содержащее индуктивный датчик, включающий две измерительные обмотки, стабилизированный источник питания переменного тока Cl Недостатками устройства являются значительная нелинейность и невозможность задания нулевой точки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измерительный преобразователь перемещений, содержащий индуктивный датчик с последовательно соединенными измерительной и компенсационной обмотками, подключенные к обмоткам датчика алгебраический сумматор и управляемый источник синусоидального тока, отсчетный блок, связанный с выходом алгебраического сумматора 2 Недостатком устройства является наличие релейной обратной связи, приводящей к методической погрешност квантования и ухудшающей динамические. характеристики устройства. Кроме того, при наличии в выходном напряже нии датчика высокочастотных гармоник помех (например, сетевой) возникает дополнительная погрешность измерения Цель изобретения - повышение точности измерений.;Поставленная цель достигается тем, что измерительный преобразователь перемещения, содержащий индуктив ньй датчик с последовательно соединенными измерительной и компенсационной обмотками, подключенные к обмоткам датчика алгебраический сумматор и управляемый источник синусоидального тока, отсчетный блок, связанньш с выходом алгебраического сумматора, снабжен генератором прямоугольных импульсов, ключом, управляющий вчод которого связан с выходом генератора, дифференциальным интегратором, инвертирующий вход которого через ключ подключен к измерительной обмотке индуктивного датчика, неинвертирующий - к выходу генератора, суммирующе запоминающим блоком, суммирующий и управляющий входы.которого подключены к генератору, запоминающий - к выходу дифференциального интегратора. выход - к управляемому источнику синусоидального тока, а управляемьй источник синусоидального тока выполнен в виде интерполятора. На чертеже представлена структурная схема преобразователя. Преобразователь содержит алгебраический сумматор 1, отсчетный блок 2, ключ 3, дифференциальный интегратор 4, суммирующе-запоминающий блок 5, генератор б прямоугольных импульсов, интерполятор 7, индуктивный датчик 8 перемещения (ИДП). ИДП 8 содержит измерительную 9 и компенсационную 10 обмотки и два подвижных якоря 11 и 12. Последовательно соединенные измерительная 9 и компенсационная 10 обмотки подключены к входам алгебраического сумматора 1, выход которого соединен с входом отсчетного блока 2. Измерительная обмотка 9 датчика 8 через ключ 3 соединена с инвертирующим входом дифференциального интегратора 4, выход которого подключен к запоминающему входу суммирующезапоминающего блока 5. Выход генератора прямоугольньгх импульсов подключен к управляющему входу ключа 3, к неинверТ1фующему входу дифференциального интегратора 4 и к суммирующему и управляющему входам суммирующе-запоминающего блока 5. Выход суммирующе-запоминающего блока 5 через интерполятор 7 соединен с обмотками 9 и 10 датчика 8. Преобразователь работает следующим образом. Под действием выходного тока инте Ьполятора 7, протекающего через включенные последовательно измерительную 9 и компенсационную 10 обмотки ИДП 8, на них возникают падения напряжений Ug и U, пропорциональные перемещениям подвижных якорей 11 и 12. Для обеспечения линейности функции преобразования в устройство введена отрицательная обратная связь между измерительной обмоткой 9 и интерполятором 7. Через ключ 3 напряжение с измерительной обмотки 9 поступает н-а инвертирующий вход дифференциального интегратора 4. Ключ 3 замкнут лишь во время положительной полуволны напряжения на измерительной обмотке 9, в это же время генератор 6 прямоугольных импульсов вырабатывает прямоугольный импульс напряжения амплитудой U, поступающий на неинвертирующий вход диффер циального интегратора 4. Таким обр зом, интегратор интегрирует разнос напряжений измерительной обмотки 9 и, sin t и прямоугольно-изменяющег напряжения с выхода генератора прям.оугольных импульсов t 4f j (- СХ-sint U jolt , t. где Т постоянная интегрирования; моменты начала и конца положительной полуволны сину соидайьных напряжений Uj Учитывая равенство постоянной интегрирования полупериоду синуса t« t tj (4), можно записать U4 -2U + Таким образом, в установившемся режиме 2 Ug( UQ выходное напряжение дифференциального интегратора 4равно нулю, и выходное напряжение суммирующе-запоминающего блока 5полностью определяется напряжени генератора 6 прямоугольных импульсов. При наличии некоторого рассог ласования на выходе дифференциального интегратора появляется напряжение рассогласования, которое скла дьгаается в сугФ1ирующе-запомнаю1дем блоке 5 с напряжением генератора 6 прямоугольных импульсов. Поскольку выходное напряжение суммирующе-запоминающего блока 5 определяет амплитуды синусоидального напряжения на выходе интерполятора 7, всякое изменение напряжения на выходе суммирующезапоминающего блока 5 приводит к немедленному изменению амплитуды питающего синусоидального напряжения, т.е. ключ 3, дифференциальный, интегратор 4, суммиру1юще-запоминающий блок 5 представляют собой цепь отрицательной обратной связи, обеспечивающую стабильность амплитуды питающего напряжения ИДП 8. Устранение нелинейной (релейной) обратной связи позволяет исключить погрешность нелинейности и одновременно значительно сократить время переходного процесса уравновешивания. Применение интерпо- лятора для формирования синусоидального питающего напряжения дает возможность свести к минимуму наличие высших гармоник в питакщем напряжении датчика и тем самым уменьшить соответствующую составляющую погрешности.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий индуктивный датчик с последовательно соединенными измерительной и компенсационной обмотками,- подключенные к обмоткам датчика алгебраический сум матор и управляемый источник синусоидального тока, отсчетный блок, связанный с выходом алгебраического сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен генератором прямоугольных импульсов, ключом, управляющий вход которого связан с выходом генератора, дифференциальным интегратором, инвертирующий вход которого через ключ подключен к измерительной обмотке индуктивного датчика, неинверт1фукицнй - к выходу генератора, суммирующе-запоминакицим блоком, суммирующий и управляющий входы которого подключены к генераS тору, запоминаюп№1Й - к выходу дифференциального интегратора, выход (Л к управляемому источнику синусоидального тока, а управляемый источник синусоидального тока выполнен в виде интерполятора.