Устройство для измерения перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к контрольн измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений, например, для измерения уровня жидкостей е химической или нефтяной промышленности. Известны индукционные датчики перемещений с распределенными параметрами, содержащие одну или несколько катушек индуктивности, распределенных вдоль диапазона перемещения подвижного элемента, который может быть выполнен, например, в виде феррома - нитного сердечника СО Недостатком Этих датчиков является нелинейность выходной характеристики на краях диапазона перемещения подвижного элемента, обусловленная краевыми эффектами. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройст во для измерения перемещений, содержащее подвижный элемент, предназначе ный для взаимодействия с контролируе мым объектом в процессе измерения, распределенную вдоль диапазона перемещения этого элемента измерительную секцию, включающую в себя измерительную обмотку с токоотводами, расположенными один от другого на расстоянии., равном длине подвижного элемента , и присоединенные к токоотводам одним из зажимов резисторы, и регистрирующий прибор, включенный в диагональ мостовой схемы измерения, которая образована указанной измерительной секцией (обмоткой с резисторами) и делителем напряжения, имеющими отводы от средних точек. Сопротивления резисторов, подключенных своими зажимами между смежными токоотводами измерительной обмотки, увеличиваются по мере удаления их от средней точки обмотки в соотношении, определяемом заданной формой выходной характеристики устройства. Чем меньше сопротивление имеет резистор, присоединенный к соответствующему участку измерительной

3 .99 9064

обмотки, тем меньше вносимый импеданс,ния устройство может быть снабжено

обусловленный расположением подвижна-обмоткой 5 возбуждения, го элемента возле этого участка изме- Устройство для измерения перемещерительной секции, а следовательно,ний работает следующим образом, меньше изменение выходного напряжения j При пропускании переменного тока

устройства С 2 .через измерительную секцию вокруг об-.

Недостатком этого устройства явля-мотки 2 возникает магнитное поле, нается ограниченная линейность его вы-водящее в ней ЭДС самоиндукции. На

ходной характеристики, обусловленнаятом участке обмотки 2, где находится

неодинаковым влиянием резисторов, joферромагн итный сердечник 1, воспринивключенных в измерительную секцию, вмающий измеряемое перемещение X, эта

начале и в конце диапазона измеряемыхЭДС имеет максимальное значение. Кажперемещений.дому положению сердечника соответстЦелью изобретения является повыше-вует определенное распределение тока

ние линейности выходной характеристи- tsчерез резисторы, соединенные между

ки устройства.собой параллельно через несодержащие

Эта цель достигается тем, что всердечник участки катушки. При нахожустройстве для измерения перемещенийдении сердечника возле крайней нижпротивоположные зажимы резисторов со-ней секции, т. е. у начала измерительединены в общий узел, их номинальные JQной обмотки 2 - в нулевом положении, сопротивления выбраны одинаковыми ираспределение тока происходит между значительно превышающими полное соп-крайним нижним резистором и всеми ротивление участка измерительной об-остальными резисторами 3, параллельно мотки между двумя смежными токоотво-включенными через витки обмотки, содами j а регистрирующий прибор подклю- 25противлением которых можно пренебречь, чей к зажимам резистора, присоединен-в результате этого величина тока ченого к концу измерительной обмотки.рез крайний верхний резистор, а слеКроме того, устройство может бытьдовательно, и напряжение на его зажиснабжено второй измерительной секци-мах минимальны. По мере перемещения ей, выполненной аналогично первой и сердечника 1 вверх вдоль измерительсоединенной с ней встречно-последова-ной секции количество резисторов пательно, и распределенной обмоткой воз-раллельных с верхним, уменьшается, а буждения.резисторов, параллельных с нижним,

увеличивается. Благодаря этому моноНа фиг. 1 представлена принципиаль-тонно растет ток через верхний резисная схема устройства для измерениятор и соответственно уменьшается ток

перемещений; на фиг. 2 - то же, диф- через нижний резистор, достигая макференциалъный вариант исполнения.симума в верхнем резисторе при нахожУстройство для измерения перемеще-дении сердечника 1 вблизи конца измений содержит подвижный элемент - фер-рительной обмотки 2 на верхнем краю

ромагнитный сердечник 1 и распределен-диапазона перемещения-сердечника, ную вдоль его диапазона перемещений При этом падение напряжения на заизмерительную секцию, включающую из-жимах а-б, измеряемое регистрирующим

мерительную обмотку 2 с токоотводамиприбором k - вольтметром, также мак,и резисторы 3. присоединенные однимсимально. из зажимов к соответствующему токоотводу обмотки 2, а другими зажимами В дифференциальном варианте исполсоединенные в общий узел. Токоотводынения устройства вторая измерительная

от обмотки 2 выполнены на расстояниисекция, выполненная идентично первой,

один от другого, равном длине подвиж-подключена к ней встречно и располоного сердечника 1 , а номинальные со- жена симметрично ей вдоль диапазона

противления резисторов 3 выбраны оди-перемещения сердечника 1, нулевым понаковыми и значительно превышающимиложением которого является среднее

сопротивление участка измерительнойположение между обеими измерительныобмотки 2 между ее двумя смежными то-ми секциями. Обмотка 5 возбуждения

коотводами. Регистрирующий прибор /4 55распределена в этом случае вдоль диаподклйчен к зажимам о-б резистора,пазона перемещения сердечника 1 вдоль

присоединенного к концу обмотки 2.обеих измерительных обмоток 2. ВыходВ дифференциальном варианте исполие-ным сигналом устройства является в этом случае разностное напряжение двух падений напряжения на крайних резисторах 3 обеих измерительных секций, вследствие чего чувствительность устройства удваивается. Предлагаемое устройство обеспечивает ослабление краевых эффектов и получение высокой линейности выходной характеристики, что обуславливает и широкий диапазон измеряемых перемещеНИИ (в опытном образце до 2 м). Формула изобретения 1. Устройство для измерения переме щений, содержащее подвижный элемент, предназначенный для взаимодействия с контролируемым объектом в процессе измерения, распределенную вдоль диапазона перемещения этого элемента измерительную секцию, включающую измерительную обмотку с токоотводами, расположенными один от другого на рассто янии, равном длине подвижного элемента, и резисторы присоединенные к токоотводам одним из зажимов, и регистЭЭ6 . рирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения линейности выходной характеристики, противоположные зажимы резисторов соединены в общий узел, их номинальные сопротивления выбраны одинаковыми и значительно превышающими полное сопротивление участка измерительной обмотки между двумя смежными токоотводами, а регистрирующий .прибор подключен к зажимам резистора, присоединенного к концу измерительной обмотки. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что оно снабжено второй измерительной секцией, выполненной аналогично первой и соединенной с ней встречно-последовательно, и распределенной .обмоткой возбуждения. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами. М., Энергия, t969, с. 63. 2.Авторское свидетельство СССР № +88074, кл. G 01 F 23/10, 1976 (прототип).

О

S

а

413н

сз3

3

п{

Фи.г

uz.f