Устройство для измерения перемещений Советский патент 1979 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к информационно-измерительным системам для измерения различиых физических величии, например линейных перемещений, электрическими методами.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее индуктивный преобразователь и снабженное средствами для компенсации температурных изменений, а также изменений питающего напряжения н его частоты .

Однако это устройство имеет ограниченный диапазон перемещений вследствие нелинейности выходной характеристики.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее источник питания переменного тока, преобразователь перемещения, включающий в себя согласно соединенные рабочую и компенсационную обмотки, подключенные к выходу источника питания, сердечник и усилитель, подключенный входом к точке соединения рабочей и компенсационной обмоток 2. Подвижный якорь преобразователя перемещений (индуктивного типа) выполнен в виде ферромагнитной пластины, размещенной со стороны открытого торца сердечника, где размещена рабочая обмотка, и отделенной от

него переменным воздушным зазором. Недостатком известного устройства является нелинейность выходной характеристики, обусловленная непостоянством чувствительиости преобразователя.

Целью изобретения является повышение линейности выходной характеристики.

Для этого предлагаемое устройство снабжено источником опорного напряжения той

же частоты, что и частота источника питания, подключенным к другому входу усилителя, и размещенной на подвижном сердечнике дополнительной обмоткой, индуктивно связанной с рабочей обмоткой преобразователя п подключенной к третьему входу уснлителя.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 - электрическая схема.

Устройство содержит рабочую обмотку 1 и компенсационную обмотку 2, которые установлены соответственно в ферромагнитных сердечниках 3 и 4 бр.оневого типа. Сердечник 3 своим открытым торцом обращеи к переменному воздущному зазору б, отделяющему его от подвижного якоря, выполненного в виде подвижного ферромагнитного сердечника 5 броневого типа с дополнительной обмоткой 6. Между закрытым торцом сердечника 3 и открытым торцом сердечника 4 размещена диэлектрическая црокладка 7, толщина бо которой определяется из условий обеспечения необходимой чувствительности и линейности преобразования. Компенсационная обмотка 2 преобразователя служит для компенсации температурных изменений, изменений питающего напряжения и его частоты. Обмотки 1, 2 и 6 включены в электрическую измерительную схему (см. фиг. 2), питание которой осуществляется от источников 8 и 9 питания переменного тока. Вывод точки соединения 10 рабочей обмотки 1 и компенсационной обмотки 2 подключен к первому входу 11 усилителя 12. К входу 13 усилителя подключена дополнительная обмотка 6, а к входу 14 - источник 15 опорного напряжения, компенсирующий начальное напряжение, возникающее в дополнительной обмотке при установке начального зазора между сердечниками 3 и 5. Устройство работает следующим образом. Подключенные к источнику питания переменного тока обмотки 1 и 2 преобразователя создают магнитные потоки, проходящие через сердечники магнитопровода, переменный воздушный зазор б и постоянный зазор бо, образованный прокладкой. При перемещении подвижного сердечника 5 якоря преобразователя изменяется длина переменного воздушного зазора б, вследствие чего изменяется коэффициент взаимоиндуктивной связи между обмотками 1 и 6 преобразователя, а следовательно изменяется и индуктивное сопротивление этих обмоток в зависимости от величины 5. Поскольку напряжение бдод на дополнительной обмотке является функцией не только напряжения /раб на рабочей обмотке (за счет трансформаторной связи между ними), но и величины переменного воздушного зазора б (за счет изменения коэффициента взаимной индукции), т. е. доп-/(Чаб-8), ТО суммирование напряжения на этой обмотке с напряжением на рабочей обмотке (путем подачи обоих напряжений на входы усилителя) позволяет исправить нелинейность характеристики преобразователя, расширить диапазон размеряемых перемещений и увеличить уровень выходных сигналов путем подбора соответствующего, числа витков дополнительной обмотки. Поскольку смещение подвижного сердеч:пика 5 в ту или иную сторону относительно начального положения вызывает изменение фазы результирующего сигнала на вЬь ходе усилителя на 180°, описываемое устройство при использовании фазочувствительного детектора может иметь разнополярный выход. Использование в описываемом устройстве источника опорного напряжения той же частоты, что и частота источника иитаиия, подключенного к второму входу усилителя, и размещенной на подвижном сердечнике дополнительной обмотки, трансформаторно связанной с рабочей обмоткой преобразователя и подключенной к третьему входу усилителя, позволяет скомпенсировать нелинейность выходной характеристики ирас ширить диапазон измеряемых перемещений. Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее источник питания переменного тока, преобразователь перемещения, включающий в себя согласно соединенные рабочую и компенсационную обмотки, подключенные к выходу источника питания, сердечник и усилитель, подключенный входом к точке соединения рабочей и компенсационной обмоток, отличающееся тем, что, с целью повышения линейности выходной характеристики, оно снабжено источником опорного напряжения той же частоты, что и частота источника питания, подключенным к другому входу усилителя, и размещенной на подвижном сердечнике дополнительной обмоткой, индуктивно связанной с рабочей обмоткой преобразователя и подключенной к третьему входу усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Акцептованная заявка Великобритании № 1261393, G 01N, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 591695, кл. G 08С 9/04, 1976 (прототип).

w

12

11

13