УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G01B7/02 G01B7/14 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения перемещений металлических или металлизированных объектов.

Известные устройства для измерения перемещений металлических или металлизированных объектов содержат генератор, индуктивный преобразователь, состоящий из трех катушек возбуждения магнитного поля, две из которых располагаются в процессе измерения с одной стороны объекта, а третья - с другой, частотный дискриминатор с колебательными контурами и цепь отрицательной обратной связи.

Недостатком известных устройств является невысокая чувствительность к перемещениям металлических или металлизированных объектов, обусловленная необходимостью измерения напряжения колебательных контуров по балансной схеме.

В предлагаемом устройстве чувствительность к перемещениям металлических или металлизированных объектов повышается благодаря тому, что оно дополнительно содержит четвертую катущку возбуждения, идентичную третьей, генератор выполнен с частотно-задающей и частотно-стабилизирующей цепями и снабжен буферным усилителем, одна из двух катушек возбуждения включена в частотнозадающую цепь, другая соединена с выходом буферного усилителя, а третья и четвертая катушки служат индуктивностями соответствующих резонансных контуров частотного дискриминатора, соединенного через цепь отрицательной обратной связи с частотно-стабилизирующей цепью генератора.

На фиг. 1 приведена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - конструкция

индуктивного преобразователя; на фиг. 3 - схема частотного дискриминатора с катушками возбуждения индуктивного преобразователя; на фиг. 4 - зависимости напряжения U постоянного тока от частоты, являющиеся характеристиками частотного дискриминатора. Устройство содержит индуктивный нреобразователь /, соединенный с генератором 2 высокой частоты через его частотно-задающую цепь с буферным усилителем 3 и частотным

дискриминатором 4. Выход частотного дискриминатора соединен через цепь 5 отрицательной обратной связи с частотно-стабилизирующей цепью генератора. Выходной величиной устройства является перемещение металлического объекта, а выходными параметрами - постоянное напряжение и частота. В корпусе 6 индуктивного нреобразователя размещен перемещающийся в направлении X объект 7 и жестко закреплены четыре катушки 8-// возбуждения, которые создают вы3сокочастотное магнитное поле в зазорах индуктивного преобразователя. Катушки S и 5 возбуждения идентичны одна другой, индуктивно связаны с катушкой 10, подключенной к буферному усилителю, и служат индуктивностями резонансных контуров частотного дискриминатора. Катушка 11 возбуждения входит в частотно-задаюш,ую цепь генератора. Частотный дискриминатор настраивается емкостями 12 и 13.Ю Принцип действия предлагаемого устройства иллюстрирует фиг. 4. При генератор работает на номинальной частоте /г.о и дискриминатор имеет номинальную характеристику (линия /). При этом выходное напря-1 жение и дискриминатора равно нулю. Отклонение объекта вправо (влево) от начального положения вызывает увеличение (уменьшение) частоты fr генератора на А/г, уменьшение (увеличение) частоты настройки каж-2 дого резонансного контура частотного дискриминатора на.А/д-и соответственно смещение влево (вправо) -характеристики (линия //) частотного дискриминатора. В результате на выходе частотного дискриминатора возникает2 суммарное напряжение AL iALi-f-Af/2, причем напряжение At/i пропорционально А/д, а напряжение Ai/2 пропорционально Afr. Работает устройство следующим образом. При отклонении объекта от начального по-3 ложения изменяются индуктивности катушек возбуждения индуктивного преобразователя. Изменения индуктивности катушки возбуждения преобразователя, расположенной с одной стороны объекта, включенной в частотно-за-3 дающую цепь генератора, приводят к изменениям частоты генератора. Изменения частоты генератора через буферный усилитель передаются на катушки возбуждения индуктивного преобразователя, расположенные с другой4 стороны объекта, в результате чего изменяется выходное напряжение частотного дискримипатора. Выходное напряжение частотного дискриминатора воздействует на частоту генератора4 через цепь 5 отрицательной обратной связи по постоянному току на его частотно-стабилизирующую цепь и стабилизирует выходные параметры устройства. Так как перемещение металлического объекта изменяет индуктивности катушек возбуждения, расположенных с обеих сторон металлического объекта, противоположно, то при увеличении (уменьшении) на одинаковую величину индуктивностей катушек возбуждения, расположенных с 4 левой стороны металлического объекта, соответственно уменьшается (увеличивается) индуктивность возбуждения катушки, расположенной с правой стороны металлического объекта. Это приводит к тому, что частота настройки каждого резонансного контура частотного дискриминатора изменяется идентично и выходная характеристика частотного дискриминатора смещается влево при увеличении индуктивности катушки 8 и вправо при ее уменьшении. Одновременно частота генератора увеличивается при смещении характеристики частотного дискриминатора влево и уменьшается при ее смещении вправо. В результате на «Выходе 1 устройства возникает напряжение постоянного тока, пропорциональное перемещению объекта и равное сумме напряжений, одно из которых пропорционально изменению частоты генератора, а другое - изменению частоты настройки резонансных контуров частотного дискриминатора, Полярность выходного напрял ения зависит от направления перемещения объекта и изменяется на обратную при переходе объекта через нулевое положение. Изменение частоты генератора пропорционально перемещению объекта и может быть измерено, например, частотомером. Предмет изобретения Устройство для измерения перемещений металлических или металлизированных объектов, содержащее генератор, индуктивный преобразователь, состоящий из трех катушек возбуждения магнитного поля, две из которых располагаются в процессе измерения с одной стороны объекта, а третья - с другой, частотный дискриминатор с колебательными контурами, цепь отрицательной обратной связи, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности, оно дополнительно содержит четвертую катушку возбуждения, идентичную третьей, генератор выполнен с частотно-задающей и частотно-стабилизирующей цепями и снабжен буферным усилителем, одна из -двух катушек возбуждения включена в частотно-задающую цепь, другая соединена с выходом буферного усилителя, а третья и четвертая катушки служат индуктивностями соответствующих резонансных контуров частотного дискриминатора, соединенного через цепь отрицательной обратной связи с частотно-стабилизирующей цепью генератора.

Выход /

(по постоянному

току}

Выход 2 по частоте)

Фиг 2

t

/ генератору

Л

-./;

Фи& 3

и