Дифференциальный трансформаторный датчик перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений в машиностроении.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения нелинейности функции преобразования.

На фиг. 1 показана блок-схема датчика; на фиг. 2 - зависимость коэффициента передачи магнитосвязанных контуров от частоты: А - при симметричном положении сердечника относительно обмоток возбуждения, Б - на границах диапазона измерений.

Датчик содержит генератор 1. обмотку 2 возбуждения, измерительные обмотки 3 и 4, ферромагнитный сердечник 5, обмотку 6 возбуждения, конденсаторы 7 и 8, резисторы 9 и 10.

Выход генератора 1 подключен к двум резонансным LRC-цепям, содержащим резисторы 9 и 10, конденсаторы 7 и8 и магни- тосвязанные обмогки 2 и 6 возбуждения.

Датчик работает следующим образом.

Последовательно соединенные резистор 9 R1, конденсатор 7 С1, обмотка 2 возбуждения с индуктивностью L1 и резистор 10 R2, конденсатор 8 С2, обмотка 6 возбуждения с индуктивностью L2 образуют два магнитосвязанных резонансных контура, которые соединены между собой параллельно и подключены к генератору 1.

Резонансные частоты контуров L1C1R1 и L2C2R2 выбираются различными, соответственно больше и меньше частоты генератора 1. При симметричном положении ферромагнитного сердечника 5 относительно обмоток 3 и 4 зависимость изменения коэффициента К передачи контуров от частоты (АЧХ) является двухмодульной.

При изменении положения сердечника 5 уменьшаются коэффициент связи между обмотками 2 и 6 возбуждения и их индуктивность, что приводит к движению характеристики по оси частот вправо и уменьшению ее провала. Это приводит к постоянству коЁ

Os

со

ю

00

со

эффициента К передачи контуров в пределах диапазона измерений. Вследствие резонансных явлений коэффициент К передачи контуров может быть большим и зависит от их добротности. Наводимые ЭДС в измерительных обмотках 3 и 4 с индуктив- ностями L3, L4 соответственно зависят от изменения коэффициента связи между обмотками 2 и 6 возбуждения и измерительными обмотками 3 и 4.

Алгебраическая сумма ЭДС в дифференциально включенных измерительных обмотках линейно пропорциональна перемещению сердечника 5.

Резисторами 9 и 10 можно изменять добротность контуров L1C1R1 и L2C2R2 и тем самым выбирать форму характеристики, что позволяет компенсировать краевые эффекты и уменьшать нелинейность характеристики преобразования датчика на краях измерительного диапазона. Высокий коэффициент передачи и избирательность контуров позволяют получить большую крутизну характеристики преобразования и значительное уменьшение гармоники и, соответ- ственно повысить точность датчика.

Формула изобретения

Дифференциальный трансформаторный датчик перемещений, содержащий генератор, первый колебательный контур, образованный последовательно включенными первым конденсатором и первой обмоткой возбуждения, соосно и с возможностью взаимоиндукции с которой расположены две измерительные обмотки, включенные встречно-последовательно, и ферромагнитный сердечник, установленный с возможностью перемещения вдоль оси обмотки возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два резистора, второй колебательный контур, образованный последовательно включенными вторым конденсатором и второй обмоткой возбуждения, расположенной соосно и с возможностью сильной взаимоиндукции с первой обмоткой возбуждения, резонансные частоты первого и второго колебательных контуров в начальном положении ферромагнитного сердечника выбраны соответственно больше и меньше частоты генератора, выполненного с первым и вторым выводами выхода переменного напряжения, первый вывод генератора подключен к первым выводам первого и второго резисторов, вторые выводы которых через соответственно первый и второй колебательные контуры подключены к второму выводу генератора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений в машиностроении. С целью повышения точности за счет уменьшения нелинейности функции преобразования в датчик, содержащий генератор 1, обмотку 2 возбуждения, измерительные обмотки 3, 4 ферромагнитный сердечник 5, конденсатор 7, введены конденсатор 8, резисторы 9, 10 и обмотка 6 возбуждения, магнитосвязанная с обмоткой 2 возбуждения. Резонансные частоты двух параллельных RLC-цепей выбраны симметрично отличными от частоты генератора 1, поэтому при изменении положения сердечника 5 изменения коэффициента передачи датчика не происходит, в результате чего повышается точность измерения. 2 ил.

7

С2

Uun

Фиг.1

-о

U.

Вых