Устройство для измерения перемещений В.Н.Нестерова Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 

4

О5

00

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений с помощью дифференциального емкостного преобразователя.

Цель изобретения - повыщение точности измерения путем устранения погрещнос- тей нелинейности и погрещностей от нестабильности источника питания.

На чертеже изображено устройство для измерения перемещений.

Устройство содержит дифференциальный емкостный преобразователь 1, мостовую измерительную схему, в первые два плеча которой включены крайние электроды 2 и 3 емкостного преобразователя 1, а во вторые два плеча - первичные обмотки 4 и 5 первого выходного трансформатора 6, вторичная обмотка 7 которого подключена к блоку 8 обработки сигнала. Центральный электрод 9 емкостного преобразователя 1 соединен с контролируемым объектом (не показан), ис- точник питания (обозначен условно -) переменного тока подключен к входной диагонали мостовой измерительной схемы. У второго выходного трансформатора 10 первичная обмотка 11 выполнена идентичной первичным обмоткам 5 и 4 первого выходного трансформатора 6 и включена в диагональ измерительного моста последовательно с источником питания переменного тока, а вторичная обмотка 12 подключена к блоку 8 обработки сигнала, который выполнен в виде б.юка деления, содержащего два диодных моста 13 и 14, подключенные входными диагоналями к вторичным обмотка 7 и 12 соответственно, первого 6 и второго 10 выходных трансформаторов, а выходными диагоналями через сглаживающие емкости 15 и 16 - к входам логометра 17.

Устройство работает следующим образом.

Введем следующие обозначения:

Е - напряжение питания измерительного моста;

Х -индуктивные сопротивления первич- ных обмоток 4, 5 и 11;

.Vj емкостные сопротивления между электродами 2 и 9, 3 и 9 дифференциального емкостного преобразователя 1 и в начальном поло- жек ии центрального электрода 9; , - - приращение емкостного сопротивления между электродами 2 и 9, 3 и 9 при перемещении центрального электрода 9;

/1 - ток, протекающий через обмотку 4;

/; - ток, протекающий через обмотку 5;

/3 - ток, протекающий через обмотку 11;

(/I -напряжение на обмотке 4;

и -2-напряжение на обмотке 5;

(y .i-напряжение на обмотке 11;

AM сопротивления взаимной индуктив-

ности обмоток 4 и 5.

При перемещении центрального электрода 9 на выходной диагонали измерительного моста получаем напряжение

t/l

j j (с /

L/ 2Т7ч V/- IV I V А V

,±Ы

()

(.(

(,+

{

- . лМ (2х,+х„+;.Г-дхГ

Из закона Кирхгофа

, / I/ -Х /34/з У, +А. )-ДХ.

E-XjJ

(2X,+X ),

и идентичности Х для обмоток 4, 5 и 11 следует выражение для напряжения на выходе второго трансформатора

.

()Хи,

(2Х +Х +.Хс )

,(

(.),

- L(JU )

(2X,,

с вторичных обмоток 7 и 12 выходных трансформаторов 6 и 10 соответственно напряжение, пропорциональное /вых и (Увых поступает на входы блока 8 деления. В результате выполнения операции деления получаем следующее значение выходной величины:

ду Xj (2Xi , ) I

- сттл } V ч 77

(X, +Х)

О вых

0

Q

5

5

Как видно из последней выражения, функция преобразования устройства является линейной и не зависит от нестабильности напряжения источника питания измерительного моста.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальный емкостный преобразователь, мостовую измерительную схему, в первые два плеча которой включены крайние электроды емкостного преобразователя, во вторые два плеча -: первичные обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к блоку обработки сигнала, центральный электрод емкостного преобразователя, соединенный с контролируемым объектом, источник питания переменного тока, подключенный к входной диагонали мостовой измерительной схемы, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, в него введен второй выходной трансформатор.

1444618

34

первичная обмотка которого выполнена идеи-2 Устройство по п. 1, отличающееся тем, тичной первичным обмоткам первого выход-что блок деления выполнен в виде двух диодного трансформатора и включена в диаго-ных мостов, подключенных входными диагональ мостовой измерительной схемы после-налями к вторичным обмоткам первого и довательно с источником питания перемен-с второго выходных трансформаторов соответ- ного тока, а вторичная обмотка подклю-ственно, а выходными диагоналями через чена к блоку обработки сигнала, выпол-сглаживающие емкости - к входам лого- ненному в виде блока деления.метра.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения является повышение точности измерений, которая достигается путем устранения погрешности нелинейности и погрешности от нестабильности источника питания. Устройство содержит дифференциальный емкостный преобразователь 1, мостовую измерительную схему, в первые два плеча которой включены крайние электроды 2 и 3 емкостного преобразователя 1, а во вторые два плеча - первичные обмотки 4 и 5 первого выходного трансформатора 6, вторичная обмотка 7 которого подключена к блоку 8 обработки сигнала. При перемещении центрального электрода 9 с выходной диагонали измерительного моста снимается напряжение, равное разности напряжений на первичных обмотках 4 и 5. С вторичных обмоток 7 и 12 выходных трансформаторов 6 и 10 напряжения поступают на входы блока 8 деления. В результате выполнения операции деления получается следующее значение выходной величины устройства: .-Yi, X Х(2Хг,+Х„+Х } /()}.(и.,../и...). где |ДА с I - приращение емкостного сопротивления между электродами 2 и 9, 3 и 9 при перемещении центрального электрода 9; XL - индуктивное сопротивление первичных обмоток 4, 5, 11; Хц - сопротивления взаимной индуктивности обмоток 4 и 5; А с - емкостное сопротивление между электродами 2 и 9, 3 и 9 в начальном положении центрального электрода; С/вых| - напряжение на выходной диагонали измерительного моста; t/ebix2 - напряжение на выходе второго трансформатора. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л с: