Устройство для бесконтактного измерения перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 

оо

00

00 |

10

20

Изобретение относится к контроль но иэмерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений.

Цель изобретения повышерше точ- ности измерений и увеличение диапа зона измеряемых перемещений за счет повышения линейности функции преобразования устройства.

На фиг.1 изображена блок- схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 векторные диаграммы работы уст- ройства; на фиг.4 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит подвижную об мотку 1 возбуждения, неподвижную об- мотку 2, источник 3 переменного напряжения, усилитель-ограничитель 4, - сумматор 5, фильтр 6 низкой частоты, усилитель-ограничитель 7, фазосдви- гающий блок 8, делитель 9 напряжения, элемент И 10, выход которого через последовательно включенные фильтр 1 | низкой частоты и усилитель 12 постоянного тока подключен к выходу блока 13 регистрации, и шину 14 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом .

В зависимости от расстояния между обмотками 1 и 2 изменяется амплитуда сигнала U, чителя 4

Из выходного сигнала U4 усилителя-35 Форм ограничителя 4 на втором входе сумматора 5 фильтром 6, фазосдвигающим блоком 8 и делителем 9 формируется

Сдвиг фазы

Анализ зависимости tf f (5) (где о измеряемое перемещение) проводят с помощью векторной диаграммы сумми-

j на входе усилителя-ограни- и первом входе сумматора 5.

ровапием сигналов Up и Uon (фиг.З) или временной диаграммы (фиг.4, на которых индексом н указаны векторы (сигналы) в начале диапазона измерения, а с индексом к - в конце диапазона измерения.

При S О и и р суммарный сиг нал Ug. Uj. и соответственно угол сдвига фаз сигнала U относительно U, равен cf . При удалении контролируе- 15 мого объекта S Ха (где X - конечная точка диапазона измерения), U-

kк

Up, Uy Uj. и угол сдвига фаз между и и Uj равен q) . Таким образом, угол cf несет информацию об измеряемом перемещении. К усилителям-ограничителям 4 и 6 предъявляются требования по стабильности уровней ограничения. Особенно жестко это требование для усилителя-ограничителя 4, так как изменение уровня на его выходе ведет к изменению амплитудного значения напряжения Ug Uon .

На выходе элемента И 10 формируются импульсы, площадь которых пропорциональна S , с помощью фильтра 11 и усилителя 12 площадь импульсов преобразуется в уровень сигнала, регистрируемого блоком 13.

25

30

ула изобретения

опорный сигнал U Ц

Устройство для бесконтактного измерения перемещений, содержащее источник переменного напряжения, подtf между U4 и UQ определяется выраже-40 вижную обмотку возбуждения, неподвиж ни ем

ц arcts yiEi2 iyi §iHi j ii п)

ирсозсрр+и„,со8ср,„-

Выщеуказанное поясняется векторной диаграммой, приведенной на фиг.2. д5

Приняв за начало отсчета вектор одного из складываемых сигналов (фиг.З) и проведя математические преобразования, получим

,,х 0

где Cfo 4 pt4 on угол сдвига фаз меж- . ду сигналами U и U-. На вход элемента И 10 поступают два прямоугольных сигнала U и U со г сдвигом фаз Ср , так как их начальные фазы соответствуют начальным фазам сигналов Un и U соответственно (фиг.4).

Ц arctg

ную обмотку, шину нулевого потенциала, выводы подвижной обмотки возбуждения подключены к источнику перемен ного напряжения, первый вывод неподвижной обмотки подключен к щине нулевого потенциала, о тличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения диапазона измеряемых перемещений, в. него введены два усилителя-ограничителя, два фильтра низкой частоты, . фазосдвигающий блок, делитель напряжения, сумматор, элемент И, усилитель постоянного тока, блок регистрации, второй вывод неподвижной обмотки через первый усилитель-ограничитель подключен к первому входу элемента И и входу первого фильтра низкой частоты, выход которого через

Анализ зависимости tf f (5) (где о измеряемое перемещение) проводят с помощью векторной диаграммы сумми-

0

0

ровапием сигналов Up и Uon (фиг.З) или временной диаграммы (фиг.4, на которых индексом н указаны векторы (сигналы) в начале диапазона измерения, а с индексом к - в конце диапазона измерения.

При S О и и р суммарный сиг нал Ug. Uj. и соответственно угол сдвига фаз сигнала U относительно U, равен cf . При удалении контролируе- 5 мого объекта S Ха (где X - конечная точка диапазона измерения), U-

kк

Up, Uy Uj. и угол сдвига фаз между и и Uj равен q) . Таким образом, угол cf несет информацию об измеряемом перемещении. К усилителям-ограничителям 4 и 6 предъявляются требования по стабильности уровней ограничения. Особенно жестко это требование для усилителя-ограничителя 4, так как изменение уровня на его выходе ведет к изменению амплитудного значения напряжения Ug Uon .

На выходе элемента И 10 формируются импульсы, площадь которых пропорциональна S , с помощью фильтра 11 и усилителя 12 площадь импульсов преобразуется в уровень сигнала, регистрируемого блоком 13.

5

0

ула изобретения

Форм

Устройство для бесконтактного измерения перемещений, содержащее источник переменного напряжения, подвижную обмотку возбуждения, неподвиж

ную обмотку, шину нулевого потенциала, выводы подвижной обмотки возбуждения подключены к источнику перемен ного напряжения, первый вывод неподвижной обмотки подключен к щине нулевого потенциала, о тличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения диапазона измеряемых перемещений, в. него введены два усилителя-ограничителя, два фильтра низкой частоты, . фазосдвигающий блок, делитель напряжения, сумматор, элемент И, усилитель постоянного тока, блок регистрации, второй вывод неподвижной обмотки через первый усилитель-ограничитель подключен к первому входу элемента И и входу первого фильтра низкой частоты, выход которого через

последовательно соединенные фаяосдви- рез последовательно соединенные вто-

гающш блок и делитель напряжения подключен к первому входу сумматора, выход которого через второй усили тель -ограничитель подключен к второму входу элемента И, выход которого че

рой фильтр низкой частоты и усилитель постоянного тока тгодключен к входу блока регистрации, второй вывод неподвижной обмотки подключен к вто- рому входу сумматора.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений. Цель изобретения- повьппение точности и увеличение диапазона измерений. Устройство содержит под:вижную обмотку 1 возбуждения, неподвижную обмотку 2, источник 3 пеS ременного напряжения. Обмотка 2 соединена с входом усилителя-ограничителя 4 и одним из входов сумматора 5. Выход усилителя-ограничителя 4 соеди нен с входом фильтра 6 низких частот и одним из входов элемента И 10. Выход филь.тра 6 низких частот подключен через фазосдвигающий блок 8 и де литель 9 напряжения с вторым входом сумматора 5. Выход сумматора 5 через усилитель-ограничитель 7 подключен к второму входу элемента И 10. Выход элемента 10 через последовательно соединенные фильтр 11 низкой частоты и усилитель 12 постоянного тока подключен к входу блока 13 регистрации. Работа устройства основана на зависимости от величины измеряемого пере мещения сдвига фаз между сигналами на входах элемента И 10. 4 ил. (Л

Og-Uon

Фиг.З