Преобразователь перемещение-фаза Советский патент 1993 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений валов двигателей (объектов контроля), и регистрации их положения в критических точках диапазона измеряемых перемещений с выдачей отличительных сигналов.

Цель изобретения - повышение информативности.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - векторная диаграмма выходных сигналов; на фиг. 3 - временные диаграммы выходных сигналов преобразователя.

Преобразователь перемещение-фаза содержит чувствительный элемент 1, включающий в себя ферромагнитный якорь 2, установленный с возможностью перемещения, симметрирующую ферромагнитную пластину 3, секции 4 и 5 обмотки возбуждения,электрически соединенные последовательно согласно, секции 6 и 7 измерительной обмотки, электрически сое- динеяные последовательно встречно, сердечник 8, блок 9 повышения достоверности измеряемого перемещения, в который входят ключи 10 и 11, эталонный фазосдвигаю00hO

ч| ел ю ел

щий блок 12, блок 13 управления, шина 14 управления, а также генератор 15 синусоидального напряжения, фазосдвигающий блок 16 коррекции фазы опорного сигнала, усилители-ограничители 17 и 18, фазометр 19, имеющий в своем составе выходной каскад 20 усиления напряжения постоянного тока, блок 21 регулирования чувствительности преобразователя, блок 22 формирования предупредительного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель 23, усилитель-ограничитель 24, схема сравнения 25; блок 26 формирования аварийного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель 27, усилитель-ограничитель 28, схема сравнения 29, а также узел индикации 31 аварийного сигнала. Параллельно секции 7 измерительной обмотки подключен фазосдвигающий элемент R, в качестве которого выбран резистор, который в соче- тании с индуктивностью измерительной обмотки представляет собой фазовращатель.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении обмотки возбуждения (секции 4 и 5) к источнику 15 синусоидального напряжения в секциях 6 и 7 измерительной обмотки возбуждаются напряжения Upa6 (х) и Uon (x) соответственно. С помощью фазосдвигающей цепи (параллельно соединенные индуктивность секции 7 измерительной обмотки и элемент R) фазу синусоидального напряжения Uon (х) смещают относительно синусоидального напряжения ираб (х) на угол $j более 90°, не менее 180°. Напряжения Краб (х) и Uon (x) геометрически суммируют на секциях 6 и 7, а результирующий сигнал УЈ и опорный сигнал Uon (x) через ключи 11 и блок 16 коррекции фазы опорного сигнала подают на входы усилителей-ограничителей 17, 18 соответственно, с выходов которых сигналы 1% и Uon (x) подают соответственно на сигнальные входы ВХ.1 и ВХ.2 фазометра 19, регистрирующего разность фаз между сигналами U и U0n (x) в виде напряжения постоянного тока.

При перемещении контролируемого объекта и связанного с ним якоря 2 в направлении увеличения зазора (Зр обеспечивается модуляция напряжений на обмотках 6, 7 в функции перемещения dp,

Напряжение Upa6 (х), возбуждаемое t в

секции 6, уменьшается, а напряжение Uon (х), возбуждаемое в секции 7, возрастает.

Функция преобразования определяется вы0 5 0

5

0 5 0 5

Э

ражением

РВЫХ arctg sinj/ь

5

то ,/, . Upa6 (х)

cosvb+ ц;;

О).

где УЙЫХ - фаза результирующего суммарного сигнала Ц относительно вектора напряжения Uon (x);

Vo угол сдвига фаз между векторами напряжений ираб (х) и Uon (x).

При изменении модулированных напряжений Upa6 (x) и Uon (x) на секциях 6, 7 измерительной обмотки в функции перемещения изменяется величина и фаза суммарного (результирующего) сигнала на величину ( дег), что поясняет векторная диаграмма выходных сигналов датчика (фиг. 2), на которой напряжения, соответствующие максимальному зазору (Зр.тах, обозначены штрихом, а без него - напряжения, соответствующие минимальному зазору рр min.

При измерении перемещений в рабочем режиме управляющий сигнал на шине 14 отсутствует, на инверсном выходе блока 13 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 11 и открывает его. С прямого выхода блока 13 сигнал поступает на вход ключа 10 и закрывает его. Суммарное синусоидальное напряжение UJT с выхода секций 6, 7 измерительной обмотки поступает на вход первого усилителя-ограничителя 17, а опорное синусоидальное напряжение Uon (x) - через открытый ключ 11 и блок 16 коррекции фазы опорного сигнала поступает на вход усилителя-ограничителя 18,

С выходов усилителей-ограничителей 17, 18 сигналы J и U0n (x) поступают на входы фазометра 19, который регистрирует изменение фазы суммарного сигнала в функции перемещения рвы f (5Р) на его входах в виде изменения напряжения постоянного тока в функции перемещения.

Повышение информативности преобразователя, выражающееся в формировании и регистрации предупреждающей информации о перемещении объекта контроля в зону, нахождение в которой может привести к предаварийной или аварийной ситуации двигателя или другого механизма, осуществляется следующим образом.

Синусоидальный опорный сигнал U0n (вх-18), поступающий на вход регулируемого фазовращателя 23 с выхода блока 16, с помощью регулируемого фазовращателя 23 блока 22 сдвигают по фазе таким образом, чтобы при достижении объектом контроля зазора (точки диапазона измерения) 5Р предупр. на выходе схемы совпадения 25 появился

сигнал U пред.щв виде последовательности прямоугольных импульсов. При этом (исходя из практических соображений при конструировании) угол у предупр. сдвига по фазе опорного сигнала Don (вых-23) на выходе фазовращателя 23 относительно сигнала Uon (вх-18) на его входе можно регулировать в пределах 0,5 рвых.тах Афедулр 0,9 рвых max (рвых.тах - максимальное значение диапазона изменения фазы результирую- щего суммарного сигнала U , соответствующего диапазону измеряемых перемещений).

Сдвинутый по фазе сигнал U0n (вых-23) с выхода фазовращателя 23 (на фиг. 3, г изображен сплошными линиями) проходит через усилитель-ограничитель 24, на выходе которого формируется сигнал Uon (вх. 1-25) (на фиг. 3, г изображен штриховыми линиями), который поступает на первый вход 8Х. 1 схемы совпадения 25. на второй вход ВХ.2 которой поступает сигнал Don (вх. 2-25,29) прямоугольной формы с выхода усилителя- ограничителя 17 (на фиг. 3, б изображен штриховыми линиями).

На выходе схемы совпадения 25 формируется предупредительный сигнал ипред(вх- 30) в виде последовательности прямоугольных импульсов с изменяющейся в сторону увеличения длительностью по ме- ре увеличения измеряемого зазора (на фиг. 3. д изображена максимальная длительность этих импульсов), который поступает на вход блока 30 индикации предупредительного сигнала. Блок 30 обеспечивает преобразование и индикацию предупредительного сигнала в световом или другом виде, позволяющим его обнаружить автоматической системе управления и регулирования машиной (агрегатом) или обсяу- живающим персоналом и принять необходимые меры, например, по подготовке к работе резервной машины или агрегата.

Одновременно синусоидальный опорный сигнал Uon (вх-18) поступает на вход регулируемого фазовращателя 27 блока 26 формирования аварийного сигнала. С помощью регулируемого фазовращателя 27 сдвигают по фазе сигнал Uon (вх-18) таким образом, чтобы при достижении объектом контроля зазора (точки диапазона измерения) dp авар, на выходе схемы совпадения 29 появился сигнал Uaep чл в виде последовательности прямоугольных импульсов.

При этом (исходя из практических сооб- ражений при конструировании) угол уЗааар сдвига по фазе опорного сигнала Uon (вых- 27) на выходе фазовращателя 27 относительно сигнала U0n (ex-18} на его входе

можно регулировать в пределах 0,8 реых тах равар. рвых тех.Сдвинутый по фазе сигнал Uon. (вых-27) с выхода фазовращателя 27 (на фиг. 3, е изображен сплошными линиями) проходит через усилитель-ограничитель 28, на выходе которого формируется сигнал Uon. (ex. 1-29) (на фиг. 3, е изображен штриховыми линиями), который поступает на первый вход ВХ.1 схемы совпадения 29, на второй вход ВХ.2 которой поступает сигнал U (вх. 2-25, 2§У прямоугольной формы с выхода усилителя-ограничителя 17 (на фиг. 3, б изображен штриховыми линиями). На выходе схемы совпадения 29 формируется аварийный сигнал Uaeap. (вх-31) в виде последовательности прямоугольных импульсов с изменяющейся в сторону увеличения длительностью по мере увеличения измеряемого зазора (на фиг. 3. ж изображена максимальная длительность этих импульсов). который поступает на вход блока 31 индикации аварийного сигнала.

Блок 31 обеспечивает преобразования и индикацию аварийного сигнала в световом, звуковом или другом виде, позволяющем его обнаружить автоматической системе управления и регулирования машиной (агрегатом) или обслуживающим персоналом и принять экстренные меры к остановке машины с целью исключения аварийной ситуации и дать команду на пуск в работу резервной машины (агрегата), подготовленной к работе после выдачи предупредительного сигнала.

Формула изобретения Преобразователь перемещение-фаза, содержащий чувствительный элемент, включающий ферромагнитный якорь, установленный с возможностью перемещения, симметрирующую ферромагнитную пластину, две секции обмотки возбуждения, соединенные последовательно согласно, две секции измерительной обмотки, соединенные последовательно встречно, блок повышения достоверности измеряемого перемещения, генератор синусоидального напряжения, блок коррекции фазы опорного сигнала, два усилителя-ограничителя, фазометр и блок регулирования чувствительности преобразователя, отличающийся тем, что. с целью повышения информативности, он снабжен блоком формирования предупредительного сигнала, выполненным в виде последовательно соединенных регулируемого фазовращателя, усилителя-ограничителя и схемы совпадения, узлом индикации предупредительного сигнала, блоком формирования аварийного сигнала, выполненным

идентично блоку формирования предупре-ного сигналов подключены к выходу первого

дительного сигнала, узлом индикации ава-усилителя-ограничителя, выходы схем соврийного сигнала, входы блоковпадений блоков формирования предупредиформирования предупредительного и ава-тельного и аварийного сигналов

рийного сигналов подключены к выходу бло-5 подключены к входам узлов индикации прека коррекции фазы опорного сигнала,дупредительного и аварийного сигналов совторые входы схем совпадений блоков фор-ответственно, мирования предупредительного и аварий.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. Целью изобретения является повышение информативности. Преобразователь перемещение-фаза содержит чувствительный элемент, включающий в себя ферромагнитный якорь, установленный с возможностью перемещения, симметрирующую ферромагнитную пластину, секции обмотки возбуждения, соединенные последовательно согласно, секции измерительной обмотки, соединенные последовательно встречно, сердечник, блок повышения достоверности измеряемого перемещения, в который входят ключи, эталонный фазосдвигающий блок, блок управления, шина управления, а также генератор синусоидального напряжения, фазосдвигающий блок коррекции фазы опорного сигнала, усилители-ограничители, фазометр, имеющий в своем составе выходной каскад усиления напряжения постоянного тока, блок регулирования чувствительности преобразователя, блок формирования предупредительного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель, усилитель-ограничитель, схема сравнения, блок формирования аварийного сигнала, в который входят регулируемый фазовращатель, усилитель-ограничитель, схема сравнения, а также узел индикации предупредительного сигнала и узел индикации аварийного сигнала. 3 ил.

Vpad(x)

М

Цп(х)

UbnW

Фиг. 2

ГО го

3