Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения больших линейных перемещений различных объектов.

Цель изобретения - повьшение чув- ствительности устройства.

На фиг.1 приведена условная конструктивная схема устройства для измерения линейных.перемещений на фиг.2 - график изменения амплитуды и фазы напряжения на одной из секций вторичной обмотки датчика перемещений в зависимости от перемещения его якоря.

Устройство содержит трансформаторный датчик t перемещений со стержневым якорем 2 в виде чередуимщихся ферромагнитных участков 3 и расположенных между ними электропроводных участков 4, Коаксиально. со стержневы якорем 2 размещены первичная обмотка 5 и секции 6 и 7 вторичной обмотки датчика 1, Секции 6 и 7 включены между собой последовательно-встречно и размещены по обе стороны от первичной обмотки 5. К одному из выводов .первичной обмотки подключен источник 8 питания переменного тока непосредственно, а между другим выводом обмотки. 5 и этим источником, включен регулируемый резистор 9. К клеммам источника 8 питания подсоединен потенциометр 10, подвижный контакт которого подключен к точке соединения секций 6 и 7 вторичной обмотки датчика 1. К свободным концам секций 6 и 7 вторичной обмотки подключен опорным и информационным входами фазометр 11.

Устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.

При перемещении якоря 2 изменяются потери обусловленные влиянием электропроводных участков 4 якоря 2, и магнитная проводимость на пути магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой 5 датчика 1.

В результате изменяются величины внесенных в ее цепь активного и ин- дзгктивного сопротивлений и угол сдвига фаз между напряжением питания и током обмотки 5. Угол sp сдвига фаз является периодической функцией величины лоннейного перемещения X якоря 2 (фиг.2). Период его изменения равен шагу Т чередования электропро- водньпс и ферромагнитных участков яко

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ря 2. Угол ч сдвига фаз достигает минимума при перемещении якоря от исходного положения, показанного на чертеже, на величину Четверти щага Tj и максимума при его перемещении на величину 3/4 Т. Этим положениям соответствуют минимумы (максимумы) вносимых в цепь обмотки 5 активного и индуктивных сопротивлений.

Перемещение якоря 2 приводит также к периодическому изменению ам- пхштуда: магнитных потоков, пронизывающих секции 6 и 7 вторичной обмотки датчика 1. Минимум амплитуды магнитного потока через них достигается при положении электропроводных участков 4 якоря. 2 между первичной обмоткой 5 и секциями 6 и 7 вторичной об-г мотки, что на фиг. 2 соответствует точкам О и Т по оси абсцисс. Максимум амплитуды ма гнитирго по тока, прони- зьтающего секции 6 и 7, достигается при удаленном положении электропроводных участков 4 (точки Т/2, ЗТ/4 и т.д.).

В соответствии с фазой и амплитудой магнитных потоков через секции 6 и 7, создаваемых первичной обмоткой 5, изменяются фаза и амплитуда Э/{С, наводимых в секциях: 6 и 7.

Фаза vf этих. ЭДО изменяется приблизительно по синусоидальному закону в зависимости от перемещения X, а амплитуда и - по ко синусоидальному закону, . .

С ЭДС секции 6 суммируется вспомогательное напряжение на подвижном контакте потенциометра 10,. и резуль- : тиpзпiмцee напряжение подае ся на информационный вход фазометра 11 а ЭДС секции 7 вычитается Из вспомогательного напряжения на подвижном контакте потенциометра 10, и результирующее напряжение подается йа опорный вход фазометра 11, Вследствие одновременного изменения в зависимости от перемещеннл X амплитуды Ug и фазы M g ЭДС секций 6 и 7 по указанным законам, фазы результирующих сигналов на входах фазометра изменяются в противоположных направлениях пропорционально перемещению на +360 и -ЗбО соответственно при перемещении якоря 2 на величину Т щага чередования ферромагнитных и электропроводных участков якоря 2 Результирующая разность фаз сигналов на входах фазометра изменяется при этом на 720,

Регулирование величины вспомогательного напряжения с помощью потенциометра 10 и величины минимального активного сопротивления в цепи первичной обмотки 5 с помощью переменно го резистора 9 необходимо для чения работоспособности устройства при наличии технологического разброса параметров датчика 1.

В результате одновременного воздействия перемещений якоря на фазу и амплитуду ЭДС, трансформируемой в секциях вторичной обмотки, достигается расширение диапазона изменения выходного сигнала при одном и том же перемещении якоря, благодаря чему обеспечивается повьшение-чувствительности устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее трансформа231387 . 4

торный датчик перемещений с якорем в виде чередуклцихся ферромагнитных и электропроводных участков, первич- ной обмоткой и установленными сим5 метрично относительно кее двумя соединенными последовательно-встречно секциями вторичной обмотки, измери- тельньй прибор для измерения сигнала датчик и соединенньй с первичной 10 обмоткой датчика источник питания, о т ли чающе,; с я тем, что, с целью повьщ1ения чувствительности, устройство снабжено подключенным к источнику питания потенциометром, 15 подвижный контакт которого присоединен к точке соединения секций вторичной обмотки, и включенным последова- . тельно с первичной обмоткой регулируемым резистором, измерительный при- 0 бор выполнен в виде фазометра, свободный конец одной из секций вторичной обмотки подключен к его инфо1л а- ционному входу, а свободный конец другой секции - к его опорному входу.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность устройства для измерения линейных перемещений, которое содержит трансформаторный датчик с якорем в виде чередующихся электропроводных и ферромагнитных . участков Датчик содержит также первичную обмотку и две размещенные симметрично по разные стороны от нее секции вторичной обмотки. К точке соединения секций вторичной обмотки подклкгаен подвижный контакт потен- циометра, присоединенного крайними вьгаодами к источнику питания. Последовательно с первичной обмоткой включен регулируемой резистор. К вьг- водам вторичной обмотки подключен фа.зометр. При перемещении якоря одновременно изменяются величина и фаза напряжения на обьютках трансформаторного датчика. Результирукщая разность фаз сигналов на входах фазометра изменяется при полном перемещении якоря на 720. Благодаря pacnm- рению диапазона изменения выходного сигнала при одном и том же перемещении якоря достигается повьшение чув ствительности устройства. 2 ил. (Л С а ю оо со 00

I

I

I

I

Редактор A.Orap

Составитель И.Кислицин

Техред В.-Кадар Корректор В.Бутяга

Закаэ 2555/46 Тираж 670Подписное

; ВЮШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4