Устройство для измерения перемещений Советский патент 1950 года по МПК G01B7/02 

в электрических способах регистрации и измерения неэлектрических величин большое расиространение получил индукционный метод, по которому регистрируемая величина преобразуется в изменение индуктивности дросселя, включаемого в мостовую схему, питаемую переменным током. При этом требуется, чтобы частота питающего тока превышала частоту регистрируемого 1роцесса, что при регистрации быстропротекающих процессов достигается применением генераторов тока повышенной частоты и усложняет аппаратуру, а также и устройство в целом.

В описываемом устройстве, с устранения этого недостатка, индукционный датчик выполняется трехфазным, что позволяет при непосредственном питании схемы трехфазным током промышленной частоты регистрировать быстропротекающие процессы большей частоты напряжения, нежели питаюш,ий ток.

На фиг. 1 изображена схема индукционного трехфазного датчика; на фиг. 2 - электрическая схема устройства; на фиг. 3 - график изменения во времени тока, проходящего через шлейф регистрирующего нрибора.

Изображенный на фиг. 1 индукционный датчик устройства представляет собой трехфазный дроссель с катушками , 2 и 3, расположенными на Ш-образном сердечнике 4. Дроссель имеет подвижной якорь 5. Стрелками на фиг. 1 показаны возможные направления неремещения якоря. При перемещении якоря меняются величины индуктивности катущек 1, 2, 3.

Каждая из катушек /, 2, 3 дросселя включается в соответствую1цнй мост 6 (фиг. 2). К диагоналям мостов 6 подключены трансформаторы 7, с нсмошью которых напряжения разбалансировки мостов трансформируются в многофазное (на фиг. 2 в шестифазное) напряжение. Вентили 8 служат для выпрямления этого напряжения. Выпрямленное напряжение регистрируется с помощью шлейфа 9 осциллографа. Устройство питается трехфазным напряжением промыщленной частоты.

При отсутствии воздействия на якорь датчика мосты находятся в сбалансированном состоянии, и ток в шлейфе будет равен нулю. При перемещении якоря датчика происходят одновременно изменения индуктивности трех его катушек, вызывая разбалансировку мостов и, в зависимости от степени ее, протекание в шлейфе большего или меньшего постоянного тока, график которого для шестиполупериодного выпрямления представлен на фиг, 3. Аналогичное явление наблюдается и при кратковременном смещении якоря датчика. При условии линейности частотной характеристики трансформаторов получим импульсы как показано на фиг. 3 Здесь ig обозначает ток в шлейфе при длительном и сравнительно большом изменении индуктивности, 4 - ток в шлейфе при длительном и сравнительно небольшом изменении индуктивности, ii и 12-соответственно кривые импульсов тока при большом и небольшом кратковременных изменениях индуктивности.

Кратковременные процессы, происходящие в схеме при однократном возвратно-поступательном движении якоря, будут иметь мгновенные значения магнитных потоков в сердечниках датчика при неподвижном якоре- еоответствуюш;ие:

Фх Фта Sincot

+ 120) (1)

Ф8 Фшах-ЗшИ + 240«) J

Под влиянием смешения якоря потоки Фь Фа и Ф получат прираш,ения АФ1, ДФ2 и ДФз.

При этом в катушках датчика будут, индуктироваться э д.с.

d(Ф, + ДФ) 1

Д - U7

, (.1

М (1(Фз + АФз)

/3 - 1

Так как продолжительность регистрируемого импульса много меньше периода питаюш,его напряжения, то значения потоков Фь Ф-2, Ф.з за промежуток времени импульса можно считать неизменными, тогда урав-Ибния (2) упрощаются, принимая вид:

w (Ф,) dt

dt

w

dt

Получаемые при этом э.д.с. будут создавать токи во внешних цепях трансформаторов, определяемые из соотношений:

(2)

(3)

Превышение индуктивных сопротивлений контуров над активными, достижимое при частотах, превышающих 50 гц выражается зависимостью:

dt

,r

dt

r di; I- -f /Подставляя в выражение (4) значения /i, 4, 4 из выражения (3) и пренебрегая по условию (5) членами tlr, , и , получим:

ту/ d (АФ1) ,d/i

rfidt

Й(ДФ,)

Отсюда токи будут:

В рассматриваемой схеме происходит выпрямление и суммирование токов /ь 4 и /3. При этом сумма абсолютных значений рассматриваемых токов:

io liiH-li2 + l4l - Так как изменение потоков при равном катушках датчика составляет: ЛФ, 1 + - ЛФ, АФ,

где К - коэффициент конструктивного исполнения, а 6 - изменение зазора, то следовательно будет:

(1Ф1М-1Ф«1 1Фз1)(10)

1+

Как известно, алгебраическая сумма потоков Ф, 02 и Фз (уравнения 1) для любого момента времени равна нулю. С другой стороны сумма абсолютных значений потоков для любого момента времени « 2 ФтахОтсюда следует что:

(5)

(6)

(1АФ, +1АФИ + 1ДФз1)-(8) изменении зазора во всех