Способ измерения перемещений и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 G01D5/12 

коррекции выходной характеристики преобразователя во всем диапазоне измерений при изменении внешних условий.

Цель достигается тем, что переключают выходы измерительных схем нараллельно-встречно, измеряют величину выходного сигнала, сравнивают нолученные выходные сигналы и по их разности судят о перемещении.

Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что оно снабжено унравляемым переключателем, включенным между выходами обеих измерительных схем и входом блока регистрации, н блоком унравления, выход которого подключен к управляющему входу управляемого переключателя и к другому входу блока регистрации.

Блок регистрации может быть выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит дифференциальный трансформаторный преобразователь / перемещений с парой неподвижных обмоток 2 и 3 и парой подвижных обмоток 4 и 5, размещенных по обе стороны от неподвижных обмоток: в нулевом положении - на равиых расстояниях от них. Одна пгфа обмоток 2 1 3 включена в измерительную схему 6, выполненную в виде моста на четыре х транзисторах, к входной диагонали которого подключен через трансформатор 7 источник 5 напряжения питания переменного тока. Другая пара обмоток 4 и 5 вклЕОчена во вторую измерительную схему 9, выполненную на двух транзисторах. Нагрузочные резисторы 10 и 11, образующие выходы обеих измерительных схем, подключены через управляемый переключатель 12 к блоку 13 регистрации. Блок 14 управления подключен выходом к управляющему входу управляемого переключателя 12 и к другому входу блока 13 регистрации, который может быть выполнен в виде последовательно соединенных аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 15 и реверсивного счетчика 16. С выхода ечетчика снимают выходной сигнал хвих устройства.

Способ осуадеетвляют следующим образом.

С иом.ощью блока 14 управления и управляемого переклЕОчателя 12 соединяЕОт выходы измерительных схем 6 и 9 параллельно-согласно и подключают на вход АЦП 15. Поскольку токи /н, и /н, в нагрузочных резисторах 10 и // измерительных схем 6 и 9 .могут быть описаны в линейном приближении выражения.ми

;п

/i:, fli-v и /и, ,

где fli и Q2 - коэффициенты усиления измерительиы,х схелЕ 9 и 6 соответственно;

X - измеряемое перемещение, то аналоговый выходной сигнал V, измеряемый на входе АЦП 15 при параллельносогласном соединении выходов измерительных схем, описывается выражением

1 8., - /г, - о.. а.,х k.,x,

(2)

где ,( - входное сопротивление АЦП;

1 + 2 - суммарный КОЭФФ1 цпент передачи.

АЦП преобразует этот сигнал в код, записываемый в реверсивиом счетчике 16, который вклЕОчен в режим прямого счета блоком 14 управления.

В следующе.м такте измерения с помощью блока 14 уиравления и управляемого переключателя 12 соединяЕОТ выходы измерительных схем 6 и 5 параллельно-встречно ЕЕ измеряЕот величЕ1ну выходного сигнала

1/2, равную

V, /.J/H. - /Hj - , - а, . k,-:. (3)

где kz - разностный коэффидиент передачи.

Снгнал Vz преобразуется в АЦП 15 в код. поступающЕи в реверсивный счетчик 16, который переключен сигналом блока 14 уиравленЕ я в режим реверса, так что этот сигнал вычитается ЕЕЗ записанного в нем сигнала Vi.

На выходе счетчЕЕка 16 формируется сигнал Авых; равный

(,-Й2) -Х.

(4)

Так как при изменении напряжения питангЕя источника 8 температуры окружающей среды или вследствие старения элементов коэфф11ЦЕ енты передачи ki и k из.меняЕотся аналогично (благодаря тому, что они являются функциями коэффициеЕ1тов а, и az ЕзмерЕЕтельных схем, которые изменяются взар.мосвязаино вследствие того, что в схемах измеряЕОтся СЕЕгналы одного и того же преобразователя), то погрещность ЕЕзмерения данным способом значительно уменьщается. Если, например, коэффициенты передачи и, и kz получат некоторые

приращения Л, и A/fej (вследствие нестабильности внешних условий), то выходные сигналы Vi и 1/2 в соответствии с уравнени5, (2) Е: (3) будут равны:

(fei + и (kz + &k2)x,

следовательно, сигнал лвых станет равн ы м

Хвых {() + (Afti-Afeojk

т. е. абсолютная погрешность измерения уменьшается на величину ДЙ2 в любой точке диапазона измерения.

Очевидно, что указанные соображения справедливы и в том случае.когда преобразования преобразователя описывается не только линейным уравнением, как показано выше, но и полиномом более высокой степени.

Фор:мула изобретения

1. Снособ измерения перемеш,ений трансформаторным преобразователем, имеющим пару подвижных и пару неподвижных обмоток, каждая из которых включена в одну из двух измерительных схем заключаюш:ийся в том, что выходы измерительных схем соединяют параллельно-согласно и измеряют величину выходного сигнала, о тл и ч а ю ш, и и с я тем, что, с целью повышеиия точности измерений, переключают выходы измерительных схем параллельновстречно, измеряют величину выходного сигнала, сравнивают полученные выходные сигналы и по их разности судят о перемещении.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее трансформаторный преобразователь перемещений с парой подвижных и парой ненодвижных обмоток, две

измерительные схемы с разными коэффициентами передачи, в каждую из которых включена соответствующая пара обмоток преобразователя, п блок регистрации, отл I ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено

управляемым переключателем, включенным между выходами обеих измерительных схем и входом блока регистрации, и блоком управления, выход которого подключен к управляющему входу управляемого переключателя и к другому входу блока регистрации.

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок регистрации выполнен в виде последовательно соединенных аиалого-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

.YO 386233. G 01 В 7/14, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2455128/18-28, G 01 В 700, 1977 (прототип).

J