Устройство для измерения физических величин Советский патент 1986 года по МПК G01R19/22 

I .

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений объектов.

Целью изобретения является повыше вне достоверности результатов измерения при длительной эксплуатации устройства за счет использования контроля коэффициента передачи устройства в процессе эксплуатации и его коррекции,

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 измеряемой физической величины, выполненный , например , в виде линейного дифференциального трансформатора с подвижным магнитопроводом, механически связанным с объектом измерения, опорный трансформатор 2, фазочувствитель ньм вольтметр 3, блок 4 умножения, пусковой 5 и блокирующий 6 узлы, блок 7 усиления и вьшрямления,выпрямитель 8, интегратор 9, компаратор 10, источник 11 порогового напряжения 5 мультивибратор 12, формирователь 13 импульсов, инвертирующий элемент 14 ключи 15 и 16, переключатель 17 и блок 18 коррекции,Опорный трансформатор 2 имеет входную обмотку, подключенную к его входному зажиму 19, две основные и две дополнительные выходные обмотки (не показаны), Дополнительные выходные обмотки опорного трансформатора 2 включены последовательно-встречно и соединены с его ВЫХОДНЬПУ зажимом 20J а основные соединены последовательно - согласно и связаны с выходным зажимом 21 опорного трансформатора 2. Питающий вход датчика 1 измеряемой величины и входной зажим 19 опорного трансформатора 2 соединены с выходом источника питающего напряжения (не показан). Выход датчика 1 измеряемой величины подключен к одному из входов переключателя 17, к другому входу которого подключены дополнительные выходные обмотки опорного трансформатора 2, связанные с его выходным зажимом 20, Выход переключателя 17 Подключен к сигнально- ty входу фазочувствительного вольтметра 3, к другому входу которого подключены основные выходные обмотки опорного трансформатора 2,связанные с его выходным зажш-юм 21, выход фа- зочувсТвительного вольтметра 3 под

5

10

5

20

2559462

ключей к сигнальному входу блока 4 умножения, коммутирующие входы которого подключены соответственно к входам пускового 5 и блокирующего 6 узлов, а выход к входу блока 7 усиления и выпрямления и одновременно к выходу блока 18 коррекции, вход которого подключен к выходу блока 7 усиления и выпрямления. Вход интегратора 9 через последовательно включенные выпрямитель 8 и ключ 15 соединен с выходным зажимом 21 опорного трансформатора 2, а через ключ 16 с собственным выходом. Один из входов компаратора 10 подключен к выходу интегратора 9, а другой вход к выходу источника 11 порогового напряжения, Сигнальный вход формирователя 13 импульсов соединен с выходом мультивибратора 12, управляющий вход с выходом компаратора 10, а выход подключен к управляющему входу ключа 15 и входу пускового узла 5 непосредственно, а к входу блокирующего узла 6 и 25 к управляющему входу плеча 16 - через инвертирующий элемент 14. В качестве переключателя 17 целесообразно использовать переключатель с контактами, обеспечивающими низкое переход- 30 ное сопротивление.

Блок 18 коррекции может быть выполнен в виде цепочки из последовательно соединенных постоянного и переменного резисторов,

Устройство работает следующим образом,

t

Перед началом измерений переключатель 17 устанавливают в положение Контроль, в результате чего через переключатель 17 с выходного зажима 20 опорного трансформатора 2 на сигнальный вход фазочувствительного вольтметра 3 подается напряжение с дополнительных выходных обмоток опорного трансформатора 2. Одновременно с выхОдного зажима 21 опорного трансформатора 2 на второй вход фазочувствительного вольтметра 3 поступает напряжение с основных выходных обмоток опорного трансформатора 2. При этом на выходе фазочувствительного вольтметра 3 формируется сигнал,величина которого зависит от значения напряжения источника питающего нап- 55 ряжения,Этот сигнал с выхода фазочувствительного вольтметра 3 подается на сигнальный вход блока 4 умножения. Одновременно напряжение с основ-,

35

45

50

ных выходных обмоток опорного трансформатора 2 выпрямляется выпрямителем 8 и поступает на ключ 15.

Импульсный сигнал, вырабатываемый мультивибратором 12 и дифференциру- емый его RC-цепочкой по переднему фронту положительного импульса (отрицательный импульс срезается), запускает формирователь 13 импульсов, который вьщает импульс напряжения от- рицательной полярности. В результате срабатывает пусковой узел 5 и вводит в работу блок 4 умножения.Кроме того открывается ключ 15, включая цепь заряда интегратора 9, а ключ 16jBac- принимающий импульс с выхода инвертирующего элемента 14, закрьшается, отключая цепь разряда интегратора 9. Блокирующий узел 6 устанавливается в нерабочее состояние.При достижении выходным напряжением интегратора 9 уровня порогового напряжения источника 11, изменяет свое состояние компаратор 10 и переводит формирователь 13 в положение, определяющее образов мне на его выходе импульса напряжения положительной полярности. Вследствие этого пусковой узел 5 устанавливается в нерабочее состояние, ключ 15 закрывается, а ключ 16, наоборот, открывается, вызывая разряд интегратора 9.. Блокирующий узел 6 срабаты- вает и выводит из работы блок 4 умножения .

При поступлении очередного импуль- са с выхода мультивибратора 12 описанные процессы повторяются, в резултате чего на выходе блока 4 умножения формируются импульсы, амплитуда которых пропорциональна напряжению источника питающего напряжения и напряжению дополнительных выходных обмоток опорного трансформатора 2 при указанном положении Контроль переключателя 1 7,а длительность - времени заряда интегратора 9.В случае увеличения напряжения источника питающего напряжения увеличивается амплитуда импульсов на выходе блока 4 умножения, но при этом уменьшается их дли тельность. В случае уменьшения напряжения источника питающего напряжения амплитуда импульсов уменьшается,, а длительность увеличивается. В итоге произведение амплитуды на длительность оказывается независимьм от величины напряжения источника питающего напряжения и при положе

s О 5 0 5 о

0 5

НИИ переключателя 17 Контроль сохраняет постоянное значение. Сигнал с выхода блока 4 умножения поступает на вход блока 7 усиления и выпрямления, который вьщеляет его среднее значение. Если среднее значению сигнала на выходе блока 7 усиления и выпрямления не соответствует величине напряжения на дополнительных выходных обмотках опорного трансформатора 2, то с помощью блока 18 коррекции восстанавливают заданное значение коэффициента передачи устройства, регулируя коэффициент усиления блока 7 усиления и выпрямления изменением сопротивления переменного резистора блока 18 коррекции. Затем переключатель 17 переключают в положение Измерение, в результате чего на тот же сигнальный вход фазо- чувстЕНтельного вольтметра 3 через переключатель 17 вместо напряжения дополнительных выходных обмоток опорного трансформатора 2, подается напряжение переменного тока, формируемое на выходе датчика 1 при воздействии на датчик 1 измеряемой фи- зическоГ: величинь, и пропорциональное ей по амплитуде. I

Работа устройства в положении переключателя 17 Измерение происходит таким же образом, как и в положении переключателя 17 Контроль. При этом на выходе блока 7 усиления и выпрямления, являющемся выходом устройства, формируется сигнал, среднее значение которого пропорционально измеряемой физической величине и не зависит от изменений напряжения источника питающего напряжения.В то же время использование контроля коэффициента передачи устройства и его коррекции перед измерениями позволяют своевременно выявить и скомпенсировать отклонения коэффициента, передачи, обусловленные изменением параметров элементов устройства,например, резисторов, конденсаторов в блоке 7 усиления и выпрямления, при длительной эксплуатации и тем самым повысить достоверность результатов измерения физических величин.

Формула изобретения

Устройство для измерения физических величин по авт.св. № 1150567, отличающееся тем, что, с

512559466

целью повышения достоверности ре-теля, дополнительные выходные обмот- зультатов измерения при длительнойкй опорного трансформатора -присоеди- эксплуатации,в него введены блок кор-иены к другому входу переключателя, рекции и переключатель, а опорныйвыход переключателя соединен с сиг- трансформатор снабжен дополнительны- jнальным входом фазочувствительного ми выходными обмотками, соединеннымивольтметра, вход блока коррекции под- последовательно - встречно, причемключен к выходу блока усиления и выход датчика измеряемой величинывыпрямления, а его выход подсоеди- подключен к одному входу переключа-нен к выходу блока умножения.

Изобретение может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений объектов и является дополнительным к авт.св. № 1150567. Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерения при длительной эксплуатации устройств. Устройство содержит датчик 1 измеряемой физической величины, опорный трансформатор 2, фазочувствительный вольтметр 3, блок 4 умножения, пусковой 5 и блокирующий 6 узлы, блок 7 усиления и выпрямления, вьтрями- тель 8, интегратор 9, компаратор 10, источник 11 порогового напряжения, мультивибратор 12. формирователь 13 импульсов, инвертирующий элемент 14, ключи 15 и 16. Введение переключателя 17, блока 18 коррекции и дополнительной выходной обмотки в опорный трансформатор 2 позволяет использовать контроль коэффициента передачи устройства в процессе эксплуатации и его коррекции. 1 ил. (Л 14)