Преобразователь геометрических параметров объектов Советский патент 1993 года по МПК G01B7/00 

Ё

Изобретение может быть использовано в устройствах контроля геометрических параметров торцового биения, скорости и ускорения торцового биения жестких магнитных дисков и их основ. Цель устройства: повышение точности преобразования при контроле биений объектов. Сущность изобретения: емкостной преобразователь биений магнитных дисков содержит первый источник питания, генератор импульсов, эталонный конденсатор, первый операционный усилитель, резистор, измерительный электрод, дополнительный электрод, расположенные на торцовой поверхности электроизоляционного корпуса датчика, второй операционный усилитель, первую и вторичную обмотки трансформатора, второй источник питания, выпрямитель. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения характеристик проводящих поверхностей, например валов, втулок, магнитных дисков и их основ и т.д.

Цель изобретения - повышение точности преобразования при контроле биений контролируемых объектов.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя геометрических параметров объектов.

Преобразователь содержит первый источник 1 питания, генератор 2 импульсов, эталонный конденсатор 3, первый операционный усилитель 4, резистор 5, измерительный электрод 6 экранирующий электрод 7, расположенные на торцовой поверхности электроизоляционного корпуса 8 датчика 9,

объект контроля 10. второй операционный усилитель 11. первичную обмотку 12, вторичную обмотку 13 трансформатора 14, второй источник 15 питания, выпрямитель 16, выход 17 устройства.

Высокочастотный ток генератора 2 импульсов проходит через эталонный конденсатор 3 и первый операционный усилитель 4, в цепь отрицательной обратной связи которого включен измерительный конденсатор, образованный поверхностью объекта контроля 10 и измерительным электродом 6 датчика 9, Коэффициент передачи первого

гоперационного усилителя 4 равен и на

выходе первого операционного усилителя 4 имеем сигнал

Со

TS

00

го

XJ

ел

ю

N

Ulon UB

О)

где Uex напряжение на выходе генератора 2 импульсов;

Со емкость эталонного конденсатора;

Сх

е г. о S

(2)

где Е, Ко диэлектрическая проницаемость среды и вакуума соответственно;

S - площадь измерительного электрода б датчика 9;

х - контролируемый параметр, Получаемое на выходе первого операционного усилителя 4 напряжение прямо пропорционально контролируемому биению

где k

Uion k х ,

Uex Co

e RO S

Экранирующий электрод 7 датчика 9 уменьшает краевые эффекты при измерении, фокусируя электрическое поле на поверхности измерительного электрода 6.

Узел гальванической развязки, выполненный на резисторе 5, втором операционном усилителе 11 и трансформаторе 14, преобразует напряжение на выходе первого операционного усилителя 4 в ток в первичной обмотке 12 трансформатора 14, величина которого И пропорциональна контролируемому биению х. Во вторичной обмотке 13 трансформатора 14 имеет ток, равный

12 # It.(4)

где в- коэффициент трансформации транс- Форматора 14. Изменяя величину В, изменяем чувствительность преобразования.

Изобретение обладает высокой точностью преобразования благодаря линейной зависимости выходной величины от измеряемой х, отсутствию потери измерительной информации на ключевых элементах, уменьшению погрешности емкостного метода измерения и возможности регулировки чувствительности преобразования.

Формула изобретения Преобразователь геометрических параметров объектов, содержащий генератор импульсов, первый операционный усили5 тель, резистор, емкостный датчик, эталонный конденсатор, первый источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при контроле биений контролируемых

10 объектов, в него введены второй источник питания, второй операционный усилитель, трансформатор, выпрямитель, экранирующий электрод, измерительный и экранирующий электроды размещены на торцевой

15 поверхности электроизоляционного корпуса датчика, обращенной к контролируемому объекту, выход генератора импульсов соединен с первой обкладкой эталонного конденсатора, вторая обкладка которого

20 подключена к инвертирующему входу первого операционного усилителя, измерительному и экранирующему электродам датчика, неинвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к шине нулевого

25 потенциала первого источника питания, выход первого операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала второго источника питания, через резистор - с инвертирующим входом второго опера30 ционного усилителя и началом первичной обмотки трансформатора, шина нулевого потенциала второго источника питания предназначена также для подключения к ней контролируемого объекта, неинвертиру35 ющий вход второго операционного усилителя подключен к шине нулевого потенциала первого источника питания, конец первичной обмотки трансформатора подключен к выходу второго операционного усилителя,

40 начало и конец вторичной обмотки трансформатора подключены соответственно на первый и второй входы выпрямителя, первый источник питания подключен к генератору импульсов, первому и второму

45 операционным усилителям, второй источник питания - к выпрямителю, а выходом устройства является выход выпрямителя.