Измеритель перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях промышленности и народного хозяйства при измерениях линейных перемещений..

Целью изобретения является повышение точности и расширение линейного диапазона измерения перемещений.

На фиг.1 показан измеритель перемещений, общий вид; на фиг.2 - дифференциальный индуктивный датчик, конструкция; на фиг.З - электрическая схема измерителя.

Измеритель перемещений содержит металлический корпус 1 со щелью 2, в которой установлен с возможностью перемещения подвижный элемент 3 индуктивного дат,чика, связываемый с контролируемым объектом 4 в процессе измерения его перемещений и выполненный в виде электропроводной пластины из немагнитного материала. Внутри корпуса 1 размещены жестко соединенные между собой неподвижный С-образный сердечник 5 датчика с воздушным зазором 6 между его обращенными один к другому торцами, расположенными по разные стороны QT щели 2 в корпусе, и Электрическая схема, в которую включены дифференциально соединенные обмотки 7 и 8 датчика.

Эта схема представляет собой автогенератор, выполненный по мостовой схеме в виде симметричного мультвибратора на двух транзисторах 9 и 10. база каждого из которых соединена перекрестно через соответствующий резистор 11 и 12 положительной обратной связи с коллектором второго транзистора. Параллельно этим резисторам подключены конденсаторы 13 Vi 14. К эмиттерам транзисторов 9 и 10 подключены нагрузочные резисторы и параллельно включенные с ними конденсаторы, образующие RC-фильтры 15 и 16. Общая точка соединения этих фильтров подключена к одному из полюсов 17 источника питания постоянного тока мостовой схемы. Второй полюс 18 этого источника присоединен к общей точке соединения обмоток 7 и 8 дифференциального индукционного датчика, которые являются также и катушками индуктивности автогенератора и подключены своими противоположными концами к коллектору соответствующего транзистора. Параллельно обмоткам 7 и 8 датчика перемещений присоединены подстроечные конденсаторы, образующие с ними частотозадающие колебательные контуры. Между точками 19 и 20 соединения фильтров 15 и

16 и эмиттеров транзисторов 9 и 10 присоединен регистрирующий прибор21 постоянного тока с подключенным к его зажимам сглаживающим конденсатрром 22.

Измеритель перемещений работает следующим образом.

При подключении полюсов 17 и 18 источника питания постоянного тока к схеме измерителя в ней генерируются автоколебания высокой частоты, имеющие форму, близкую к прямоугольной. При отсутствии

0 подвижного элемента 3 в зазоре б индуктивного датчика и сбалансированном состоянии плеч мостовой схемы измерителя, падения напряжения на фильтрах 15 и 16. включенных в эмиттерные цепи транзисто

5 ров в смежных плечах мостовой схемы, динаковы по величине и противоположны по знаку, вследствие чего сигнал в выходной диагонали этой схемы в точках 19 и 20 равем нулю.

0 При размещении Подвижного элементе 3 в середине зазора 6 симметрично относительно торцов С-образного сердечника датчика индуктивность его обмоток 7 и ft изменяется на одну и ту же величину и хотя

5 частота автоколебаний также изменяется, баланс мостовой схемы не нарушается, вследствие чего выходной сигнал измерителя по-прежнему остается равным нулю. При перемещении подвижного элемента в направлении одного из торцов сердечника 5 датчика происходит разбаланс мостовой схемы, вследствие чего на включенных в змиттерных цепях транзисторах 9 и 10 нагрузочных фильтров 15 и 16 выделяется про5 детектированное переходами база эМиттер этих транзисторов напряжение, величина которого пропорциональна величине перемещения, а знак определяется направлением этого перемещения. Это напряжение сглаживается конденсатором 22 и регистрируется прибором 21.

Благодаря тому, что дифференциально соединенные обмотки индуктивного датчика выполняют функции частотозадающих

5 элементов колебательного контура автогенераторной мостовой схемы, т.е. фактически вынесены из выходной цепи измерителя и не подвержены поэтому влиянию нагрузки в виде входного сопротивления, например.

0 измерительного прибора, повышается точность и стабильность работы измерителя перемещений, а также обеспечивается расширение линейного диапазона измерений. Этому способствует также и форма выполнения индуктивного датчика, имеющего, магнитопровод с неизменным зазором, и перемещающийся а нем немагнитный подвижный элемент. Поскольку эмиттер-базовые переходы транзисторов вместе с RC-фильтрами в их эмитгерных цепях выполняют функции детекторов высокочастотных автоколебаний, это упрощает схему измерителя, исключая использование диодного детектора.

Формула из об р е т е н и я 1. Измеритель перемещений, содержащий автогенератор, выполненный по мостовой схеме на двух транзисторах, база каждого из которых соединена через резистор положительной обратной связи с коллектором другого транзистора, при этом к эмиттерам транзисторов подключены нагрузочные резисторы, общая точка соединения которых предназначена для подключения к одному из полюсов источника питания постоянного тока, а к коллекторам подключены катушки индуктивности, общая точка соединения которых предназначена для подключения к второму полюсу источника питания постоянного тока, и датчик перемещения, подвижный элемент которого предназначен для связи с контролируемым объектом, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и

расширения линейного диапазона измерений, он снабжен двумя парами конденсаторов, которые в одной паре присоединены параллельно резисторам положительной

обратной связи, а в другой - параллельно нагрузочным резисторам в эмиттерных це- пях транзисторов с образованием RC-фильтров, в качестве датчика перемещения использован индуктивный датчик с двумя

дифференциально соединенными обмотками, являющимися также и катушками индуктивности автогенератора, а точки соединения эмиттеров транзисторов с RCфиль рами образуют выходную диагональ

мостовой схемы.

2. Измеритель перемещений по п. 1, о тличающийся тем, что датчик перемещений имеет С-образный ферритовый сердечник, на торцах которого соосно установлены

его обмотки, а подвижный элемент выполнен в виде электропроводной пластины из немагнитного материала, установленной с возможностью изменения зазора между нею и торцами сердечника.