Трансформаторный преобразователь перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах и информационно-измерительных системах для высокоточного измерения линейных перемещений и неэлектрических величин, связанных с перемещением.

Преобразователь перемещения по авт.св. № 1310618 содержит источник переменного тока, первичную и расщепленную вторичную обмотки, короткозамкнутый виток, разделенные пространственно на магнитном каркасе, регистратор перемещений, три узла сравнения, множительное устройство и устройство деления. При этом каждая из двух частей расщепленной вторичной обмотки выполнена в виде основной и дополнительной секций, а дополнительные секции смещены относительно своей основной - одна вверх, вторая - вниз на одинаковую величину. Выходы с основной секции первой и второй части вторичной обмотки подключены к первому и второму входам первого узла сравнения соответственно, а выходы, соответствующие суммарному напряжению с основной и дополнительной первой части вторичной обмотки, подключены к первому входу второго узла сравнения, а ко второму входу этого узла сравнения подключены входы с основной и дополнительной второй части вторичной обмотки,выход первого узла сравнения подключен к первым входам множительного

VI

О

Ю

о

00

ю

устройства и третьего узла сравнения, а выход второго узла сравнения подключен ко второму входу третьего узла сравнения, на второй вход множительного устройства подают сигнал, пропорциональный смещению дополнительной части секции вторичной обмотки относительно основной, выход третьего узла сравнения соединен с первыми входом деления, а выход множительного устройства подключен ко второму входу устройства деления, выход устройства деления подключен ко входу регистратора перемещения.

Недостатком преобразователя является сравнительно узкий рабочий диапазон измерения перемещений.

Целью изобретения является повышение точности, расширение функциональных возможностей и рабочего диапазона преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный преобразователь перемещения по авт.св. № 1310618, содержащий магнитопровод с размещенными на нем первичной обмоткой, двумя вторичными обмотками и подвижным короткозамкнутым витком, источник переменного тока, блок регистрации, три вычислителя, умножитель, делитель, шины постоянного сигнала, при этом указанные блоки взаимосвязаны между собой, снабжен двуплечим рычагом с опорой, на концах которого выполнены пазы, один конец рычага кинематически связан с короткозамкнутым витком, а второй предназначен для связи с объектом измерения. Кроме того, опора выполнена с возможностью перемещения вдоль продольной оси рычага.

На чертеже представлена функциональная схема трансформаторного преобразователя перемещений.

Он состоит из магнитопровода 1, корот- козамкнутого витка 2, первичной обмотки А, подключенной к источнику переменного тока 3, вторичной обмотки, состоящей из основной Б и дополнительной секции Б первой части вторичной обмотки, а также основной В и дополнительной секции В второй части вторичной обмотки, узлов сравнения 4, 5, 7, множительного устройства 6, устройства деления 8, регистратора перемещений 9, двуплечего рычага (передаточного звена) 10, объекта измерений перемещений 11, при этом один конец рычага передаточного звена 10 кинематически связан с короткозамкнутым витком, а второй конец рычага - с объектом измерений перемещений 11.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на том, что функция преобразования преобразователя перемещений описывается уравнением вида

Y a0 + ai X

(1)

где X - входное перемещение;

Y - выходной параметр преобразователя (например, напряжение);

а0, ai - параметры функции преобразо- вания.

Нестабильность коэффициентов а0, ai под влиянием случайных факторов и временного дрейфа параметров преобразователя являются источником погрешности измерения линейных перемещений.

Для устранения влияния вариации указанных параметров на точность измерения перемещений в предлагаемом преобразователе производится следующая последо- вательность операций.

В начальном положении короткозамк- нутый виток 2 устанавливается симметрично относительно обмоток Б и В, что соответствует начальному значению вход- ной величины Х0,

На первый вход первого узла сравнения 4 (клеммы 1, 1) подают сигнал с обмотки Б, а на второй (клеммы 2, 21) - с обмотки В. Величины этих сигналов (Yi и Y2) соответст- венно связаны с измеряемым перемещением соотношением

35

Yi a0 + ai(X0+ КХ); Yi a0 + ai(X0 + KX);

(2)

где К - коэффициент передачи передаточного звена;

40

К

оа ов

На первый вход второго узла сравнения

5 (клеммы 1, 1) подают суммарный сигнал с

обмоток Б и Б , а на второй вход (клеммы

2, 2) - с обмоток В и В . Величины этих

сигналов Y3 и Y4 соответственно) равны

50

Y3 a0 + ai(X0 + KX+ A); Y4 a0 + ai(X0- KX- А ) ,

(3)

где А - известная величина напряжения, пропорциональная смещению дополнительной секции вторичной обмотки относительно основной секции этой обмотки. С выхода узла сравнения 4 снимают сигнал, пропорциональный величине (Yi - Ya), a с выхода узла сравнения 5 - (Уз - Y). С выходов узлов сравнения 4 и 5 сигналы поступают на вход третьего узла сравнения,

где сравниваются, и на его выходе формируется сигнал

(Y3-Y4)-(Yi-Y2),

а на множительном устройстве 6 перемножают сигналы (Yi - Y2) и А . Сигналы с выходов множительного устройства и третьего узла сравнения 7 (Y3-Y4) - (Y-I-Y2) делят на устройстве деления 8 и результат - перемещение X - регистрируют на регистраторе перемещений 9.

Из системы уравнений (2) и (3) находим

X

Yi-Y2

(Y3-Y4)-(Yi -Y2)

Указанный алгоритм (4) реализован в предлагаемом устройстве. Анализ (4) показывает, что результат измерений X не зависит от параметров а0 и ai (аддитивной и мультипликативной составляющих погрешностей).

Введение передаточного звена позволяет существенно увеличить рабочий диапа

зон измерений линейных и угловых перемещений, повысить точность измерений в этом диапазоне, расширить функциональные возможности трансформаторного пре5 образователя. Отметим, что устройство просто в технической реализации.

Настройку передаточного звена на заданный коэффициент передачи осуществляют передвижением вдоль рычага точки

10 опоры О.

Формул а изобретения

1.Трансформаторный преобразователь перемещений по авт.св. Ns 1310618, отличающийся тем, что, с целью повышения

15 точности, расширения функциональных возможностей и рабочего диапазона преобразователя, он снабжен двуплечим рычагом с опорой, на концах которого выполнены пазы, один конец рычага кинематически

20 связан с короткозамкнутым витком, а второй предназначен для связи с объектом измерения.

2.Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что опора выполнена с воз25 можностью перемещения вдоль продольной оси рычага.

Д

Изобретение относился к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных перемещений и неэлектрических величин, связанных с перемещением. Цель изобретения - повышение точности измерения, расширение функциональных возможностей и рабочего диапазона преобразователя. В преобразователь, содержащий магнитопро- вод с размещенными на нем первичной, обмоткой двумя вторичными обмотками и подвижным короткозамкнутым витком, а также электронную схему преобразования, введено передаточное звено между объектом измерения и подвижным короткозамкнутым витком. Передаточное звено выполнено в виде двуплечего рычага с Опорой, на концах которого выполнены пазы. Опора выполнена подвижной вдоль продольной оси рычага. Введение передаточного звена между объектом измерений перемещение и короткозамкнутым подвижным витком позволяет измерять как линейные, так и угловые перемещения. Преобразователь инвариантен как к аддитивной, так и мультипликативной составляющим погрешности, имеет расширенный диапазон измерений перемещений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. fe