Емкостный трансформаторный мостдля изМЕРЕНия пЕРЕМЕщЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических перемещений в любой отрасли.

Известен емкостной трансфсфматорный мост для измерения перемещений, содержащий дифференциальный емкостной преобразователь, источник питания и схему обработки измерительного сигнала flj .

Недостатком известного устройства является сложность реализации и недостаточно высокая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является емкостной трансформаторный мост для измерения, перемещений, содержащий генератор питания, трансформатор напряжения с первичной обмоткой, один вывод которой соединен с генератором питания и регулируемой вторичной обмоткой, первый компаратор токов с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками, второй компаратор токов с дифференциальными и вторичной, обмотка. M, дифференциальный емкостной измерительный преобразователь перемещений с потенциальным и дифференциальным токовыми электродаг-м, подключенными к дифференциальным обмоткам первого компаратора токов, первую образцовую меру емкости, включенную между регулируемой вторичной обмоткой трансформатора напряжения и дополнительной обмоткой первого компаратора токов, указатель равновесия, вход которого подключенК указательной обмотке первого компарато0ра токов, а выход связан с регулируемой вторичной обмоткой трансформатора напряжения, и вторую образцовую меру емкости,, подключенную ацним выводом к первой дифференциальной

5 обмотке второго компаратора токов, вторая дифференциальная обмотка которого подключена к точке соединения дифференциальных обмоток первого компаратора токов.Устройство содержит

0 также усилитель переменного тока, входящий в цепь обратной связи f2j.

Однако это устройство обладает невысокой точностью измеренийj обусловленная тем, что коэффициент пере5дачи усилителя ограничен условиями устойчивой работы устройства.

Это обстоятельство не позволяет использовать усилители j высоким коэффициентом передачи, а следова: тельно не позволяет в полной мере

0 скомпенсировать погрешность измерения перемещений, связанную с нестабильностью геометрических и электрофизических параметров воздушного промежутки между электродами дифференциального емкостного измерительjjoro преобразователя перемещений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений снабжен интегратором, вход которого подключен к-о вгоричной обмотке второго ком паратора токов, а выход - ко второму выводу первичной обмотки трансформатора напряжения, а второй вывод второй образцовой меры емкости и потенциальный электрод преобразователя соединены с генератором питания. На чертеже представлена блок-схема устройства. Она содержит генератор 1 питания трансформатор 2 напряжения с регулируемой вторичной обмоткой 3, первый компаратор 4 токов с дифференциальными обмотками 5 и 6, дополнительной обмоткой 7 и указательной обмоткой 8, второй компаратор 9 токов с дифференциальными обмотками 10 и 11 и втор ичной обмоткой 12, дифференциальный емкостной измерительный преобразователь 13 перемещений с потенциашьным элек тродом 14 и дифференциальными токовыми электродами 15 и 16, подключенными к дифференциальным обмоткам 5 и 6 первого компаратора 4 токов, первую образцовую меру 17 емкости, включенную между регулируемой обмоткой 3 трансформато ра 2 напряжения и дополнительной об моткой 7 первого компаратора 4 то-ков, указатель 18 равновесия, подкл ченный к указательной обмотке 8 первого компаратора 4 токов, интегратор 19, вход которого подключен ко вторичной обмотке 12 второго компарато ра 9 токов, вторую образцовую меру 20 емкости, включенную между генера тором 1 питания и дифференциальной обмоткой 11 второго компаратора 9 токов/ при этом первичная обмотка трансформатора 1 напряжения включен между генератором 1 напряжения и выходом интегратора 19, а потенциальный электрод 14 дифференциального емкостного измерительного преобразо вателя 13 перемещений подключен к генератору 1 питания. Устройство работает следующим образом. При отклонении положения подвижного эл.ектрода преобразователя 13 относительно исходного положения в сердечнике компаратора 4 токов возникает нескомпенсированная магнитодвижущая сила, приводящая к появлению сигнала неравновесия в указател ной обмотке 8. Под действием этого сигнала указатель 18 равновесия путем коммутации числа витков обмотки 3 трансформатора 2 напряжения изменяет ток, протекающий по дополнительной обмотке 7 компаратора 4 токов и, тем самым, восстанавливает равновесие моста. В результате .число витков обмотки 3 оказывается пропорциональным новому значению измеряемого перемещения. Для компенсации влияния на результат измерения нестабильности параметров преобразователя 13 в устройстве имеется компенсационная ветвь, которая содержит устойчиво работакяцие функциональные узлы мостовой измерительной цепи: трансформатор 2 напряже ния, образцовую меру 17 емкости, первый компаратор 4 токов, второй компаратор 9 токов и интегратор 19. Подобная структура устройства позволяет поддерживать постоянным по амплитуде и фазе суммарный ток дифференциальных электродов 15 и 16 преобразователя 13 перемещений, независимо от нестабильности геометрически ; и электрофизических параметров воздушного промежутка между потенциальным электродом 14 и токовыми электродами 15 и 16 преобразователя 13 перемещений, что позволяет повысить .точность измерения. Формула изобретения Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий генератор питания, трансформатор напряжения с первичной обмоткой,один вывод которой соединен ,с генератор о. питания, и регулируемой вторичной обмоткой, первый компаратор токов с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками, второй компаратор токов с дифференциальными и вторичной обмоткой, дифференциальный емкостной измерительный преобразователь перемещений с потенциальным и дифференциальным токовыгш электродами, подключенными к дифференциальным обмоткам первого компаратора 1оков, первую образцовую меру емкости, включенную между регулируемой вторичной обмоткой трансформатора напряжения и дополнительной обмоткой первого компаратора токов,указатель ра.вновесия, вход которого подключен к указательной обмотке первого компаратора токов, а выходсвязан с регулируемой вторичной обмоткой трансформатора напряжения, и вторую образцовую меру емкости, подключенную одним выводом к первой дифференциальной обмотке второго компаратора токов, .вторая дифференциальная обмотка которого подключена к точке соединения дифференциальных обмоток первого компаратора токов, о т л и -дающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабже.н интегра,тором, вход которого подключен ко вторичной обмотке второго компаратора токов, .а выход - ко второму выводу первичной обмотки трансформатора напряжения, а второй вывод второй образцовой меры емкости и потенциальный электрод преобразователя соединены с генератором питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2692948/25-28,

кл, G 01 В 7/00, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2723594/28,

кл, G 01 В 7/00, 1979 (прототип).

V