Емкостной измеритель перемещений

Емкостной измеритель перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. EMKOCTHbta ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЦЕНМИ, содер«ащи11 емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, экранирующим электродом с одним электрически прозрачным окном и токовым электродом , состоящим из основных секций , генератор, подключенньай к погенциальнрму электроду, коммутатор, состоящий из трехпозиционных переключателей и имеющий три выхода, коьтаратор токов с двумя дифференциальными обмотками, подключенными к первым двум выходам коммутатора, регулируемой обмоткой, обмоткой смещения, включенной последовательно междуобщей точкой дифферевциальнызс обмоток и регулируемой обмоткой, и указательной обмоткой, детектор равновесия, подключенный к указательной обмотке, выход которого связан с регулируе «эй обмоткой, и блок управления, состоящий из последовательно включенных импульсного порогового блока, вход которого подключен к третьему выходу ко1-в«1утатора , счетчика и дешифратора, выход которого связан с переключателями коммутатора, отличаюадийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, основные секции токового электрода выполнены меньше ширины окна экранирующего электрода, между основными секциями расположены п дополнительных секций, компаратор токов снабжен дополнительной обмоткой смещения, а измеритель снабжен п -ь 1 двухпозиционными переключателями , п подвижных контактов которых подключены к дополнительным секциям токового электрода, а неподвижные контакты - к смехсным основным секциям, подвихсный контакт п + 1-го переключателя подключен к регулируемой обмотке, один из его неподвижньйс контактов подключен к об1аей точке измерителя, а другой - к догйолнительной обмотке смещения, второ: вывод которойподключен к общей точ-S ке измерителя, 2. Емкостшлй измеритель по п. 1, отличающийся тем, что размеры секций токового электрода вшюлнены в соответствии с соотношениями t . где соответственно .мирина основной и дополнительной секций токового электрода и окна экранирующего электрода, Лв,рширина зоны краевого эффекта.

„.SU.„1 2 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК а01В7

3(59 0О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВЩ ЕТЕЛЬСТВУ (21) 2964460/18-28 (22) 16.07.80 (46) 23.08.83. Бюл. М 31 (72) Ф Б.Гриневич, H.Н.Сурду, .i.A.ЗацеРкивный И.П.Забудский и А.И.Ванюрихин (71) Институт электродинамики АН ук;1аинской CCP (53) 621. 317. 39:531.717 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

qo заявке Р 2385760/18-28, кл. 6 01 В 7/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 .2921950/18-28, хл. G 01 В 7/00, 1980 .(прототип). (54)(57) 1 . ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ПЕРЕИЕЦЕН П3, содержащий емкОстный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, экранирующим электродом с одним электрически прозрачным окном и токовым электродом, состоящим из основных сек" ций, генератор, подключенньи к потенциальному электроду, коммутатор, ссстоящий из трехпозиционных переключателей и имеющий три выхода, компаратор токов с двумя дифференциальными обмотками, подключенными к первым двум выходам коммутатора, регулируемой обмоткой, обмоткой. смещения, включенной последовательно между общей-точкой диФференциальных обмоток и регулируемой обмоткой, и указательной обмоткой, детектор равновесия, подключенный к указательной обмотке, выход которого связан с регулируемой обмоткой, и блок управления, состоящий из последовательно включенных импульсного порогового блока, вход которого подключен к третьему выходу коммутатора, счетчика н дешифратора, выход которого связан с переключателями коммутатора, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что,.с целью повышения точности измерения, основные секции токового электрода выполнены меньше ширины окна экранирующего электрода, между-основными секциями расположены и ддооппооллннииттееллььнныых х ссееккцциийй, компаратор гоков снабжен дополнительной обмоткой смещения, а измеритель снабжен n + 1 двухпозиционными переключателями, и подвижных контактов которых подключены к дополнительным секциям токового электрода, .а неподвижные контакты — к смежным основным секциям, подвижный контакт и + 1-ro I переключателя подключен к регулируемой обмотке, один из его неподвижных контактов подключен к общей точке измерителя, а другой - к дсьполнительной обмотке смещения, второ вывод которой- подключен к «общей точ-р ке измерителя.

2. Емкостный измеритель по п. 1, отличающийся тем, чторазмеры секций токового электрода выполнены в соответствии с соотно шениями; Е„+аа„, =а Е,,; где hto<, и с, д Со - соответственно ширина основной и дополнитель« ной секций токового электрода а и-окна экранирующего электрода, ЬЙ - ширина зоны краевого эФФекта.

1037052Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к измерению перемещений.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее емкостный преобразователь и схему обработки измерительного сигнала (1 ).

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является . емкостный измеритель перемещений, содержащий емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, экранирующим электродом с одним электрически прозрачным окном и токовым электродом, состоящим из основных секций, генератор, подключенный к потенциальному электроду, коммутатор, состоящий из трехпозиционных переключателей и имеющий три выхода, компаратор токов с двумя дифференциальными обмотками, подключенными к первым двум выходам коммутатора, регулируемой обмоткой, обмоткой смещения, включенной последовательно между общей точкой дифференциальных обмоток и регулируемой обмоткой, и указательной обмоткой, детектор равновесия, подключенный входом к указательной обмотке, выход которого связан c регулируемой обмоткОй, и блок управления, состоящий из последовательно включенных импульсного. порогового блока, вход которого подключен к третьему выходу коммутатора, счетчика и дешифратора, выход которого связан с переключателями коммутатора Г21 °

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, вызванная наличием статичес. кой погрешности измерения, обусловленной влиянием краевого эффекта на результат измерения, а также динамической погрешности, объясняющейся невозможностью организации следящего режима на границе поддиапазонов измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается . тем, "o основные секции токового электрода выполнены меньше ширины окна экранирующего электрода, межд основными секцйями расположены и дополнительных секций, компаратор токов снабжен дополнительной обмоткой смещения, а измеритель снабжен и + 1 двухпозиционнями переключателями, П подвижных контактов которых подключены к дополнительным секциям токового электрода, а неподвижные коцтакты - к смежным основным секциям подви>кный KQHTdYT ll+1го переключателя подключен к регу" лируемой обмотке, один из егo неподвижных контактов подключен к общей точке измерителя., а другой к дополнительной обмотке смещения, второй вывод которой подключен к .об= щей точке измерителя.

Кроме того, размеры секций токового электрода выполнены в соответствии с соотношениями

10 аС +дЮ =а О

2,о 0„(H Р ««д У ос где ЙРрс,.40,, и л 1„ - соответственно ширина основной и дополнительной секций токового электрода и окна экранирующего электрода, d.0 - ширина зоны краеКР . Вого эффекта, На чертеже приведена блок-схема емкостного измерителя перемещений.

Устройство содержит генератор 1, емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом 2, подключенным к генератору 1, сканиру-ющим электродом 3 с одним электрически прозрачным окном и токовым

30 электродом с основными секциями 4.2, 4.4, 4.6 и дополнительными секциями

4.1, 4.3, 4.5, расположенными между основными секциями, коммутатор 5, имеющий три выхода, переключатели

35 6.1, 6.2, 6.3 и 6.4, блок 7 управления, состоящий из последовательно включенных импульсного порогового блока 8, вход которого подключен к третьему выходу коммутатора 5, счетчика 9 и дешифратора 10, связанного с переключателями коммутатора 5, компаратор 11. токов, на который намотаны дифференциальные обмоТки 12 и 13, последовательно соединенные обмотка 14 смещения и регулируемая обмотка 15, а также дополнительная обмотка 16 и указательная обмотка

17, детектор 18 равновесия, второй выход которого связан с подвижным контактом переключателя 6.4Работа устройства происходит в два этапа.

На первом этапе при помощи блока

7 управления выбирают рабочие секции .токового электрода (поддиапа-.

55 зон измерения ). С этой целью при помощи блока 7 управления изменяют состояния коммутатора 5 до тех пор, пока к входу блока 7 управления не окажется подключенной полностью

60 экранированная секция токового элекрода, что является признаком правильно выбранного поддиапазона измерения. Затем переходят к измерению перемещения на выбранном поддиапазо;

1037052

ВНИИПИ

Заказ 5988/40 Тираж 602 Подписное

Филиал ППП Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4 не. Пусть взаимное расположение эк-! .,ранирующего и .токового электродов и. состояние двухпозиционных переключателей,таково, что секции 4.3 и 4.4 подключены к одной, а секции

4.5 и 4..6 - к другой дифференци. .альной обмотке компаратора 11 токов. Числа витков обмоток компаратора 11 токов выбраны таким образом, что в этом исходном положении .магнитный поток в компараторе 11 токов равен нулю, и, следовательно, прибор уравновешен при нулевом числе витксв регулируемой обмотки. При смещении экранирующего электрода 3 (вверх ) в компараторе 11 тбков возникает неравновесный магнитный поток, пропорциональный этому смещению и уравновешйваемый увеличением числа витков регулируемой обмотки 15. Таким образом. измеряется перемещение до тех пор,пока края. окна экранирующего, электрода не перейдут через края дополнительных секций 4.2 и 4.3. После этого, при некотором значении измеряемого перемещения, переключают двухпозиционные переключатели 6. При этом до. полнительные секции 4.5 и 4.1 подключаются соответственно к основным секциям 4.2 и 4.6. Возникающий при этом скачок сигнала неравновесия компенсируется включением обмотки 16 при помощи двухпозиционного переключателя 6.4.

При этом положении секций идет измерение перемещения на заданном подциапазоне до тех пор, пока число витков. регулируемой обмотки не достигнет максимума, а измеренное .5 перемещение не достигнет величины, равной ширине окна. При дальнейшем смещении экранирующего электрода ИДС в компараторе 11 токов

-продолжает нарастать (это может

10 происходить до тех.пор, пока экранирующий электрод сдвинется еще на величину, равную половине ширины дополнительной секции), тогда как уравновешивающий магнитный

)5 поток .(определяемый числом витков регулйруемой обмотки 15 ) увеличиться не может. По возникающему при этом сигналу неравновесия детектор

18 равновесия может выработать сигнал перехода на,следующий нужный предел. Это позволяет обеспечить слепящий режим на границе поддиапазона и снизить динамическую погрешность измерения.

Вместе .с тем, край окна экранирующего электрода переходит через границу раздела между основной и дополнительной секциями токового электрода тогда, когда они электрически соединены, поэтому искажения

30,электрического поля, имеющие место на краю окна экранирующего электрода, практически не будут влиять на результат измерения.