Способ преобразования перемещение-фаза Советский патент 1990 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей перемещений.

Цель изобретения - повышение точ- ,ности и расширение диапазона измерения путем повышения линейности функции преобразования.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, позволяющего реализовать способ преобразования перемещение - фаза; на фиг. 2 - векторная диаграмма сигналов, поясняющая способ.

Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1, фазомодулиру- ющий блок 2, преобразователь 3, масштабирующий блок 4, включающий фазовращатель 5 и масштабирующее звено 6, сумматор 7 и регистратор 8.

Способ преобразования перемещение - фаза заключается в следующем.

С помощью индуктивно-трансформаторных, токовихревых преобразователей перемещения в напряжение, питаемых через фазомодулирующий блок 2 синусоидальным напряжением, формируют два гармонических сигнала U и Ua(X) по крайней мере один из них, например иг(Х), промодулирован по амплитуде в функции перемещения, причем величина Ua(X) связана с перемещением X частью монотонной функции, убывающей по мере увеличения перемещения и имеющей явно нелинейный характер, которая определяется расчетным или экспериментальным путем, нормируя ее определяют вид функции К f(X). Для получения оптимальной линеаризации амплитуду одного из сформированных сигналов, например U, изменяют до величины U,, при которой отношение и}/иг(Х) X g в конечной точке диапазона измерения принимает значение близкое к 1, а по мере приближения объекта контроля к начальной точке ( диапазона это отношение должно умень(/)

ел

w оо

со

цщться. Величину напряжения UJ устанавливают с помощью масштабирующего звена 6. Решая систему уравнений, получают семейство выходных характеристик с различными значениями коэффициента нелинейности п и величины выходного сигнала Ас в зависимости от полученных значений углов сдвига фаз (.а и СР между сигналами и(Х соответственно, в конечной и начальной точках диапазона измеряемых перемещений при различных значениях

ношения --. . . - КС( из этого и 2 л j | л - g ,)

семейства характеристик выбирают выходную характеристику, оптимальную для конкретного измерения. Угол сдвига фаз между сигналами в конечной точке диапазона измерения устанавливают с помощью фазовращателя 5.

При использовании объекта контроля из ферромагнитного, токопровопяще го материала можно подстроить часто

ту питающего напряжения таким образо что угол сдвига фаз между сигналами U, и U(X) получит необходимую по глубине МОДУЛЯЦИЮ от перемещения X за счет непропорциональности вносимого объектом контроля в катушку индук тивности активного и реактивного сопротивлений. Таким образом, получают необходимый угол сдвига фаз между двумя сигналами в начальной точке диапазона измерения.

Сигнал и(Х), промодулированный по амплитуде и фазе, геометрически суммируют с сигналом UJ на сумматоре 7 (векторная диаграмма приведена на фиг. 2), с выхода которого снимается суммарный сигнал Vf. Разность фаз меду сигналами U, и U является выходным сигналом (f (X) .

Предлагаемый способ преобразования перемещение - фаза позволяет ПОЛУЧИТЬ выходную характеристику с коэффициентом нелинейности п 1,1-3,5 За счет дополнительного приращения фазы результирующего сигнала от изме нения угла сдвига фаз ( f (X) увели чивается диапазон выходного сигнала

Формула изобретения

Способ преобразования перемещение - фаза, заключающийся в том, что формируют и геометрически суммиоуют

0

первый и второй сдвинутые по фазе на угол более. 90° гармонические сигналы U, и U(X), по крайней мере один из которых амплитудно промодули- рован в зависимости от перемещения X по закону, близкому к экспоненциальному, и амплитуды которых равны в некоторой точке диапазона измерения, а о перемещении судят по фазе С|)(Х) результирующего сигнала, отличающийся тем, что, с целью повы шения точности и расширения дипазона измерения, амплитуды сигналов U, и 5 иг(х) приравнивают между собой в конечной точке диапазона измерения, определяют значения углов сдвига фаз и соответственно в начальной и конечной точках диапазона измерения между сигналами U, и U4(X) из систе0

мы уравнений sindfr

arctg

COSVq-f К

о

- arctg

sin Уо cosV + Кс

(arctg

sinC(X)

(arctg sin(X)

cos((X) 1,1 Ј n 63,5,

Щ 140

cosy(X)

где KQ и Кд

Щ 140

К(Х) отношение амплитуды сигнала U к амплитуде сигнала Ua(X) соответственно в начальной и конечной точках диапазона перемещения; UC| - разность фаз результирующего сигнала в начальной и конечной точках диапазона перемещения;

текущее значение отношения амплитуды сигнала U( к амплитуде сигнала Ua(X) ; коэффициент нелинейности выходной характеристики;W(X) - текущее значение разности фаз сигналов U, и иа(Х)

и изменяют частоту сигналов и и U2(X) до выполнения равенства ф(Х)МС1КС - (х)МИ1, ( ; f

п

Фиг.1 40|к

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей перемещений. С целью повышения точности и расширения диапазона измерения согласно изобретению формируют и геометрически суммируют два гармонических сигнала, выбирают необходимые значения их амплитуд и фаз и по фазе результирующего сигнала судят о величине перемещения, причем частоту гармонических сигналов выбирают из условия равенства разности фаз в начальной и конечной точках диапазона перемещения глубине модуляции разности фаз гармонических сигналов. 2 ил.

Фиг.Ь