Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения и контроля линейных перемещений подвижных объектов, находящихся в сложных эксплуатационных условиях Известно устройство для измерения линей- . ных перемещений 1, содержащее два идентичных (основной и дополнительный) преобразователя, помещенных в одинаковые эксплуатащюнные условия и питающиеся от общего источника напряжения переменного тока.Это устройство содержит также блок коррекции, на входы которого подаются сигналы обоих преобразователей и в котором осуществляется деление указанных сигналов с целью исключения погрещностей, обусловленных изменением внешних условий работы (температуры и колебаний напряжения питания), вследствие чего выходной сигнал устройства зависит практически лишь от контролируемого перемещения. Однако, вследствие иеидентишости условий, в которых находятся измерительные системы преобразователей, из-за значительного зазора между ними, различного характера связи основнего и дополнительного преобразователей с перемещающимся объектом (дополнительный не связан с ним), а также из-за неидентичности коэффициентов передачи обоих преобразователей, возникающей в процессе их изготовления, точность измерения перемещений устройства недостаточна, особенно в условиях значительных перепадов температур и изменений других деста шизирующих факторов. Наиболее близким по технической сущвостн является преобразователь литйных перемещений, содержащий сердечник Н-образной формы с тремя обмотками возбуждения, одна из которых расположена вдоль образующей этого сердечника на его среднем стерхсне, а две других - короткозамкнутые - намотаны через отверстия в среднем стержне на концах оерде ика так, что их шюскости перпендикулярны к потокам рассеивания тортовых участков сердечника, и двумя соединенными последовательно согласно прямоугольиыми измерительными обмотками, выполненными плоскими ка подвижных отиосителыю сердечника каркасах , и генератор для Ш1таш{я обмотки в.озбуждения (2. 378 Недостатком этого преобразователя является низкая точность, обусловленная зависимостью выходного сигаала от колебаний напряжения тетания к изр.Генекия свойств сердечника при ко лебакиях температур. Целью изобретения является повышеи35; го носш. Преобразователь снабжен двумя еоеданешша-ш последовательно согласие цопоя ш епшыъ/ш Плоскими прямоугольными обмоткагж, уасяоложeш ы ш на подаиш-лых каркасах измерительных обмоток, и блоком угфавления еадшитудой вы-, ходного шпряжетш генератора, включенным между выходом дсп:-;чпштельль х обмоток к входом генератора, а блок управления выполнен КЗ генератора отюрного напряж шя, вьшрямкюля, вход которого соединен с выходом .гюпол:нителшых оомоток, и компаратора, вхо,о;ь5 которого соединены с вьгходами: генератора опориого шпряження и Еьшрямителя, а выход - с входом генератора. На чертйже призедека стр -т-:турная схема преобразователя линейных перемещений. Преобразователь содерж55Г генератор I. с уиравляемым делителем 2 иапряжзна., кодключенный к ойглотке 3 Бозбужде.иия, расположенной вдоль обр.}зующей среднего стержня сер.дечНйка 4 Н-рбра:шой формы, две корогкоэамкнуТЫ5 обмотки S, б возбужде Р:Ш, намотанные черза огвярсигя в средаем стеряфе на кощах сер деч1-шка так, -.то их шюсхосш перпе дажулярны к потокам рассеивания бордовых уч Л1коР сердечшиса, две ссед.}1не;;1ные .тель5ю согласно пркысгутопъкые нз -герительные об.яотки 7 8, вьшолнешьме плсскнлШ на подвих ных относ тел&но сер.де-шика каркасах 9, 10, докол адтзл Bbse штоские прямоугольные соединенные последовательно согласно обмоткк 11, 12, располоясогшые на подвижных каркасах 9, 10 и подключенные к блоку 13 управления. Блок 13 управле жя содержит тенерэ.тор 14 опорного напряжения, ыпрт ттепъ 15, вход которого соединен с выходом, дополйительньгх обмоток, к компаратор 16,-входы которого соединены с выходагуш генератора опорного напряжения и вы .пя, а выход - с входом тенераторз L Преобразователь работает следуюшдм образомПри подаче синусоидального напряжения от -I генератора i, через упракл-яемыя делитель 2 напряжения в обмотку 3 возбуждения, в рабочем зазоре сердечника 4 создается переменный магнитный поток Ф„. Тогда величины потоков проиизывйюишх измерительные 7, 8 и дополни тельные И, 12 обмотки будут соответственно равны н B -S -sincot,(1) Ф .5 .sino,,t,(2) де В - амплитудное значение магнитной индукидп в рабочем зазоре; S,,, Зд соот етственно площади измерительной и дополнительной обмоток, пролизываемые магнитным потоком; irj - частота кчтающего йапряжеш-;я. Прзобрйзоватйль вьшсзлиен хаким образом, то Зд в процессе изме| еш я перемещений осается величиной постоякной, поэтому ЭДС, аводимое в дополнительных обмотках ii, 1,2 е зевнси от перемещения штокз из дерйтельной обмоткн 7 ,8 и определяется кз выраженкя VSpB. coswt, суммарное Ф:сло ЗИТКОЕ допол;актельнь(х . Зная, .что % , лшрина из дополгглтел где а ных обмоток; дакна каждой из дополнительных обр.ОТОК. Выражешге 3 мсжко записать Uj, -соШ8-ХдВ|„.coswt,,(5) а так как в правой част ныражегОЕЯ (S) стоят величины, не завясящие от измеряемого перемещения, то величина и„ постоякма к не зависит от леремешакия. При изменении внешних условий работы меняются магнитные свсйс-гва ферромапшгйого сердечника 4, Б реэу71ыате чего йзменяглсй . магнитной инд,зжщ1И 3 рабочем зазоре, поэтому мешгетск -л значение Уд. Однако под действием системы отр1дателькой обратной связи, сосгоя5цей из выпрямителя напряжениЕ) комйар.тора напряжения, источника опорного няЕряжегщя, путем изменения коэффициента передаш управляемого делителя напряжент я шаченке и, стабилизируется. Так как величина ЭДС, наводимой в измерительных, обмотках, определяется вырзжеш1ем ы Wg- а cossjj t Xjj, суммарное число вкткоа изме{лйгельных обмоток, Хд - дп1ша учлстка из 1Ймерительньзх обмоток, находящегося в рабочем л агкитном задоре., фактически вели-шна иэмер ;емого перемешзкия, тс, используя выражение 5, получить откуда БЕДНО, что при , W ,х„ - постоянных в процессе измерения ; стзбилизацни отрицательной обратной связью величины U, значение и., не зависит от изменг1шя внешних условий работы, а .является лишь функцией перемещ ния Xjj, вследствии стабилизации в процессе измерения коэффициента наклона К выходной статической характеристики преобразователя

wW,-а-В. coswt

и

m

Формула изобретения

1, Преобразователь линейных перемещений, содержащий сердечник Н-образной формы с тремя обмотками возбуждения, одна из которых расположена вдоль образующей этого сердечника на его среднем стержне,Ё две других короткозамкнутые - намотаны через отверстия в среднем стержне на концах сердечника так,, что их плоскости перпендикулярны к потокам рассеивания торцовых участков сердечника, и двумя соединенными последовательно согласно прямоугольными измерительными обмотками, выполненнырли плоскими на подвижных относительно сердечника каркасах, и генератор для питания обмотки возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повь шения точности, он снабжен двумя соединенными последовательно согласно дополнительными itKocKHNSi прямоугольными обмотками, расположенными на подвижных каркасах измерителъкь х обмоток, и блоком управления амплитудой выходного напряжения генератора, включенным между выходом дополнительных 1 обмоток и входом генератора,

2, Преобразователь по -п. 1, о т л и ч а rein и и с я тем, что блок управления выполнен из генератора опорного напряжения, выпрямителя, вход Которого соединен с выходом дополнительных обмоток, и компаратора, входы которого соединены с выходами генератора опорного напряжения к вьшрямнтеля, а выход с входом генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспергазе

1.Ноткин Ю. А., Христолюбов В. А. Устройство коррекции сигналов дифференциальнотрансформаторных датчиков. - Приборы и системы управления, № 6, 1976, с. 25.

2..Авторское свидетельство СССР № 476439, кл. G 01 В 7/00, 1973 (прототип).