Способ преобразования перемещение - фаза Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретоиие относится к измерительной технике и может быть исполь- зовйно при построении измерителей перемещений.

Цель изобретения - повышение точ- кости преобразования путем повьше- ния линейности характеристики.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для реализации способа преобразования перемещение - фаза; на фиг.2 - зависимости, иллюстрирующие реализацию способа.

Устройство, реализующее способ преобразования перемещение - фаза, содержит источник 1 переменного напряжения, преобразователь 2, масштабирующий контур 3 в виде последовательно включенных фазовращателя 4 и масштабирующего звена 5, сумматор 6 и фазометр 7.

Способ реализуется следующим образом.

С помощью оптических, индуктивно- трансформаторных, токовихревых и т.п преобразователей, питаемых синусоидальным напряжением, формируют по меньшей мере один промодулированный по амплитуде в функции перемещения сигнал и

jj( , причем величина этого сигнала связана с перемещением X зависимостью, близкой к экспоненци:- альной

и.

vo

-edlf

.где и

хо

сигнал с преобразователя при X О;

показатель степени экспоненциальной функции. Фазу напряжения питания U смещают относительно напряжения U на угол Cfg более 90°, но менее 180 , значение которого определяется из системы уравнений

1

(1)

1,5 п 5,

фаза результирующего сигнала; текущее значение измеряемого

перемещения;

значение перемещения в конечной точке

Cf arctg

s in

cosq. + (2)

Отношение -;-- является функцией Ux

измеряемого перемещения х , причем наибольшую крутизну зависимост1

Uh ... .

- f( ; имеет в начале диапазона

их ,. ,,

измерения (фиг./а), в то время как

зависимость фазы cf результирующего сигнала от отношения U, /И тшиболь- шую крутизну имеет в точке Kg диапа

зона измерения.

где и

и причем

ее крутизна тем больше, чем ближе угол qjp к 180°, Семейство этих зависимостей приведено на фиг.26 для различных углов Cfp((fo, Ч ог Ч оэ )

Выбирая необходимый угол tp, между напряжениями и,, и U и обеспечивая их равенство в точке Xj диапазона измерения, где крутизна зависимости

и;

Un

f(x) максимальна, можно добить

ся максимальной линейности характеристики q f(x) (фиг.2в).

Так как функция, описываемая выражением (2), имеет одну точку перегиба при определенном угле (f и точке Х j, то для обеспечения максимальной линейности точку перегиба располагают в середине диапазона измерения, т.е. задают условие (1).

Коэффициент п, определяющий крутизну зависимости q f(x) в середине диапазона измерения при X

Ь

выбирают в соответствии с требованиями к нелинейности выходной характеристики и изменению фазы ( результирующего сигнала в диапазоне измерения (чувствительности).

При подведении напряжения питания Uy, от источника 1 на вход преобразователя 2 на его выходе появляется сигнал lJj(, соответствуюш 1Й точке диапазона измерения X . На выходе квадратурного масштабирующего контуг

ра 3 создается напряжение Uj,, ампли- туда которого определяется передаточными функциями фазовращателя 4 и масштабирующего звена 5. Фаза сигнала и п путем подбора элементов фазовращателя 4 сдвигается относительно сигнала Ux на необходимый угол ср, . На сумматоре 6 происходит геометрическое сложение сигналов u|, и U. Сигнал Ug- с выхода сумматора 6 и сигнал 1) подаются на регистрирующий прибор - фазометр 7, с выхода которого снимается зависимость фазы ре3 . 1260664 зультирующего сигнала от измеряемого -

параметра (перемещения) if f(v). Формула изобретения

Способ преобразования перемещение - фаза, заключающийся в том, что геометрически суммируют два сдвинутых по фазе га рмонических сигнала

и и ), по меньшей мере один из которых амплитудно промодулирован по закону, близкому к экспоненциальному, а о перемещении судят по фазе (f результирующего сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, сигна- лы-и, и и (х) сдвигают по фазе один относительно другого на угол tf более 90 , но менее 180 , значение которого определяют, мы уравнений

tf (,.p

I ll/XLlsL - f40/xV

1, --5,

.;

где cf(x) arctg

sincpo

и; (Г)

ю

20

5

где X - текущее значение измеряемого перемещения;

Ха - значение перемещения в конечной точке диапазона измерения;

п - коэффициент нелинейности выходной характеристики, изменяют амплитуду одного из сигналов до значения, при котором отношение амплитуд сигналов л-т-т равV-2 (. /

НО 1, точку диапазона измерения (точку балансировки), в которой отношение амплитуд сигналов г.-угг равно

Uj (.Jt л

1, также определяют из рещения системы уравнения,

Xg

-X

Л

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей перемещений. Изобретение позволяет повысить точность преобразования путем повышения линейности характеристики, которое достигается за счет выбора необходимого угла сдвига фаз между напряжением питания и„ и выходным сигналом Оц преобразователя в точке диапазона измерения, где крутизна отношения максимальна. 2 ил. (Л С

Редактор М. Бандура

Составитель В.Николаев

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Кол6

Заказ 5213/35 Тираж 670Подписное

ВНИИ1Ш Государственного кемитета СССР

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

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