Устройство для измерения расстояний до проводящей поверхности Советский патент 1982 года по МПК G01B7/14 

Описание патента на изобретение SU932208A1

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ДО ПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

1

Изобретение относ14тся к измерительной технике, и может быть использовано, в частности, при измерении зазоров и относительных перемещений между деталями машин при высоких температурах и меняющихся параметрах среды в зазоре, например, в двигателях внутреннего сгорания |ИЛИ в работающих энергоагрегатах.

: Известно устройство для измерения .зазора между поверхностями относительно подвижных деталей, содержащее дифференциальные емкостьые датчики, включенные в два плеча мостовой схемы, в два других плеча которой включены катушки индуктивности СП.

Недостатком устройства является ограниченная точность, обусловленная влиянием паразитных емкостей линий связи, соединяющих датчики с мостовой схемой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения

расстоянии до проводящей поверхности, содержащее резонансный преобразователь, выполненный в виде последовйтельно соединенных катушки индуктивности и емкостного датчика инзора, подключенный к резонансному преобразователю через линию связи многочастотный источник электрических колебаний и блок обработки сигналов, в состав которого может входить, например, амплитудный или частотный детектор, частотный модулягтор, усилитель и цифровой измери|Тель частоты 2.

Недостатком известного устройстISва является то, что при измерениях : зазоров в зонах высоких температур, например, порядка сотен градусов, точность измерений, обеспечиваемая этим устройством, оказывается не30достаточной из-за наличия погрешностей, обусловленных паразитными емкостями линий связи, соединяющих источник электрических.колебаний

и блок обработки сигналов с резонансным преобразователем, а также тем, что первый узел блока обработки-детектор не может быть размещен в непосредственной близости от преобразователя в зоне высоких температур. Величина паразитной емкости сравнима, а зачастую и превышает емкость датчика зазора, а нестабильность ее при изменении параметров внешней среды весьма значительна.

Цель изобретения - повышение точности измерения в условиях высокой температуры и изменяющихся параметров внешней средь.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения расстояний до проводящей поверхности снабжено вторым резонансным преобразователем, подключенным параллельно первому и выполненным в виде последовательно соединенГных второй катушки индуктивности и второго емкостного датчика зазора, измерительный электрод которого смещен на заданное расстояние в направлении проводящей поверхности относительно измерительного электрода первого емкостного датчика и имеет площадь, находящуюся в известном соотношении с площадью первого емкостного датчика, а блок обработки сигналов подключен к линии связи.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство для измерения расстояния до проводящей поверхности содержит два резонансных преобразователя 1 и 2, соединенных параллельно и подключенных к многочастотному источнику 3 электрических колебаний через общую линию связи k. Резонансные преобразователи 1 и 2, настроенные на разные частоты u)(j резонанса, содержат последовательно соединенные катушки 5 и 6 индуктивности и емкостные датчики 7 и 8 зазора, размещенные в непосредственной близости друг от друга в одинаковых условиях внешней среды. Число резонансных преобразователей может быть и больше двух. К линии связи подключен блок 9 обработки сигналов с помощью которого реализуется частотный метод измерений, обладающий высокой помехозащищенностью и точностью.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении источника 3 электрических колебаний он генерирует спектр напряжений, содержащий в том числе частоты и)и ш,, совпадающие с частотами последовательного резонанса обоих резонансных преобразователей 1 и 2. Источник 3 колебаний может представлять собой высокочастотный генератор с модулятором или СОВОКУПНОСТЬ нескольких генераторов работающих на общую нагрузку, т.е. генерация колебаний может осуществляться одновременно или последовательно во времени.

Напряжение источника 3 содержащее указанный спектр частот ио, подается на резонансные преобразователи 1 и 2 и на блок 9 обработки сигналов, в котором осуществляются соответствующие алгебраические операции для определения расстояния до проводящей поверхности.

Частоты (ju и lUq последовательного резонанса резонансных преобразователей 1 и 2 зависят от величии емкостей С и С|2 датчиков 7 и 8 зазора, следовательно, от расстояний id и drj между измерительными электрода «1 этих датчиков и контролируемой проводящей поверхностью, т.е.

гт 2Стет

ш.

Cn

2 С,

2(Щ1 €-S,

т;

де L

Lrt - индуктивности кату1шек 5 и 6; Ql Qrt добротность последовательных резонансных цепей преобразователей 1 и 2;

Сп паразитная емкость линии k связи;

е абсолютная диэлектрическая проницаемость среды в зазоре;

Sr, площади измерительных электродов датчиков 7 и 8 зазора.

Если катушки 5 и Ьимеют одинакоую индуктивность (L Lf7 L), а мкостные датчики 7 и 8 зазора имеют одинаковые площади электродов (S 1 ) расстояние, например d,j, может быть определено по формуле, полученной при совместном решении уравнений (1-3): .

о

где д(1 f «j - d ( - заданное (нор- мированное) смещение в направлении проводящей поверхности между измерительными электродами емкостных датчиков 7 и 8.

Таким образом, определив частоты U), и (t)( последовательного резонанса преобразователей 1 и 2, можно по формуле (4) определить расстояния d и d 0 1 Д° контролируемой проводящей поверхности.

Если, в более общем случае, индуктивности L-I и LQ катушек 5 и 6 и ппсщарц S и S q измс рительных электродов емкостных датчиков 7 и 8 не равны, в формуле (4) появляется коэффициент пропорциональности, зависяций от их соотношения, которое может быть заранее установлено.

В варианте исполнения устройства емкостные датчики 7 и 8 могут быть ;соединены дифференциально. В этом Случае алгоритм обработки результатов измерения изменяется в соответствии с формулой

Поскольку, линия связи резонансных преобразователей является общей и для источника 3 электрических -колебаний , и для блока i обработки сигналов, то составляющая погрешности измерений, обусловленная паразитной емкостью Cfi этой линии связи уменьшается, что обусловливает повышение точности измерения в жестких условиях работы резонансных преобразователей, а при выборе соотношеиия добротностей Gi и O.ij этих преобразователей согласно соотношению

(6)

Эта составляющая погрешности уменьСЮшается в еще большей степени.

Формула изобретения

Устройство для измерения расстояний до проводящей поверхности, содержащее резонансный преобразователь, выполненный в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и емкостного датчика зазора, подключенный к резонансному пре образователю через линию связи многочастотный источник электрических колебаний и блок обработки сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях высокой температуры и изменявцихся параметров внешней среды, оно снабжено вторым рё зонансным преобразователем, подключенным параллельно первому и выполненным в виде последовательно

соединенных второй катушки индуктивности и второго емкостного датчика зазора, измерительный электрод которого смещен на заданное расстояние в направлении проводящей поверхности относительно измерительного электрода первого емкостного датчика и имеет площадь, находящуюся в известiHOM соотношении с площадью первого емкостного датчика, а блок обработки сигналов подключен к линии связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе t. Приго0овский Н.И. Изйерение механическйх величин электрическими методами, Машгиз, 1952, с. 252.

2. Викторов В.А. и др. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М., Наука, 1978, с. 92-93 (прототип).

±

Похожие патенты SU932208A1

название год авторы номер документа
Устройство для дистанционного измерения перемещений 1986
  • Папинов Владимир Николаевич
  • Пузанов Геннадий Михайлович
SU1479856A1
ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР 2012
  • Иванченко Юрий Сергеевич
RU2485666C1
Устройство для бесконтактного измерения сопротивления проводящих пленок 1975
  • Григулис Ю.К.
  • Гаврилин В.В.
SU575934A1
Емкостной датчик расстояния до проводящей поверхности 1978
  • Сапожникова Ксения Всеволодовна
  • Тайманов Роальд Евгеньевич
SU922498A1
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СЕЛЕКТИВНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ 2021
  • Фоминых Алексей Михайлович
RU2772406C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Харитонов Петр Тихонович
RU2386104C2
СИСТЕМА ИНДУКТИВНОГО СЧИТЫВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИГНАЛОВ ОТ ТЕЛА 2018
  • Петерс, Ваутер Герман
  • Клейнен, Марк
  • Додеман, Герардус Йоханнес Николас
  • Беземер, Рик
  • Лейссен, Якобус Йозефус
  • Гросфельд, Ронни Хубертус Йоханнес
RU2795044C2
СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 2011
  • Молочков Виктор Федорович
  • Неуструев Владимир Владимирович
RU2463615C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ 2007
  • Томпсон М. Кларк
  • Карлсон Коби
  • Коутс Дон М.
  • Гонсалес Мануэль Е.
RU2431039C2
Устройство для контроля вибраций металлической поверхности 1985
  • Папинов Владимир Николаевич
  • Кабанов Вячеслав Александрович
SU1290088A1

Иллюстрации к изобретению SU 932 208 A1

Реферат патента 1982 года Устройство для измерения расстояний до проводящей поверхности

Формула изобретения SU 932 208 A1

SU 932 208 A1

Авторы

Сапожникова Ксения Всеволодовна

Тайманов Роальд Евгеньевич

Даты

1982-05-30Публикация

1978-07-17Подача