Способ преобразования перемещения в фазу и дифференциально- трансформаторный датчик для его осуществления

Способ преобразования перемещения в фазу и дифференциально- трансформаторный датчик для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контроль-; но-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов. Цель изобретения - повышение точности способа преобразования перемещения в фазу и осуществляющего этот способ дифференциально-трансформаторного датчика перемещения с разделенными магнитнъми цепями рабочей и компенсационной частей. Этот датчик содержит броневой ферромагнитный сердечник Ж-образного сечения, на центральном стержне которого размещены секционированные первичная и вторичная обмотки, В рабочей части сердечника датчика размещены первая секция первичной и первая секция вторичной обмоток, а в компенсационной части сердечника датчика размещены вторая секция первичной обмотки, соединенная с первой секцией последовательно согласно, и вторая и третья секции вторичной обмотки , соединенные с первой секцией встречно в общей точке,образуя звезду . Параллельно второй и третьей секциям вторичной обмотки, размещенным в компенсационной части датчика, подсоединены фазосдвигающие контуры, обеспечивающие поворот сигналов, возбуждаемых в этих секциях относительно сигнала в первой секции на углы противоположного знака, лежащие в пределах О 180°. Сигналы со второй и третьей секций геометрически складываются с сигналом первой секции , а разность фаз результирующих суммарных сигналов регистрируется с помощью фазометра. Для связи датчика с контролируемым объектом служит якорь, а для настройки датчика на начальное значение служит замыкающая ферромагнитная пластина, размещенная у открытого конца компенсационной части сердечника. При увеличении зазора между якорем и сердечником напряжение на первой секции вторичной обмотки уменьшается, а на второй и третьей - увеличивается, что приводит к изменению разности фаз между результирующими суммарными сигналами. Использование двух результирующих сигналов позволяет практически вдвое повысить чувствительность преобразования перемещения в фазу, а следовательно, и точность измерения перемещений. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. с W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1252652

А1 (51) 4 С 01 В 7/00 я(ъppП p 7 и я

13, 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

53ll ;t t e.я=

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3873385/25-28 (22) 21.03.85 (46) 23.08.86. Бюл. М 31 (72) А.В.Любомиров, Т.И.Мурашкина, Г.А.Киреева и О.В.Корнеева (53) 621. 317.39: 531. 717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 360001, кл. G 08 С 19/46, 1964.

Авторское свидетельство СССР

У 879271, кл. G О1 B 7/00, 1974.

Середенин В.И. Измерительные устройства с высокотемпературными трансформаторными датчиками перемещения.Л.: Энергия, 1968, с. 16. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ФАЗУ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРИАТОРНЬ1И ДАТЧИК ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контроль-. но-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов. Цель изобретения — повышение точности способа преобразования перемещения в фазу и осуществляющего этот способ дифференциально-трансформаторного датчика перемещения с разделенными магнитньнчи цепями рабочей и компенсационной частей. Этот датчик содержит броневой ферромагнитный сердечник iH-образного сечения, на центральном стержне которого размещены секционированные первичная и вторичная обмотки. В рабочей части сердечника датчика размещены первая секция первичной и первая секция вторичной обмоток, а в компенсационной части сердечника датчика размещены вторая секция первичной обмотки, соединенная с первой секцией последовательно согласно, и вторая н третья секции вторичной обмотки, соединенные с первой секцией встречно в общей точке, образуя звезду. Параллельно второй и третьей секциям вторичной обмотки, размещенным в компенсационной части датчика, подсоединены фаэосдвигающие контуры, обеспечивающие поворот сигналов, возбуждаемых в этих секциях относительно сигнала в первой секции на углы противоположного знака, лежащие в пределах О Ч 100 . Сигналы со второй и третьей секций геометрически складываются с сигналом первой секции, а разность фаз результирующих суммарных сигналов регистрируется с помощью фаэометра. Для связи датчика с контролируемым объектом служит якорь, а для настройки датчика на начальное значение служит замыкающая ферромагнитная пластина, размещенная у открытого конца компенсационной части сердечника. При увеличении зазора между якорем и сердечником напряжение на первой секции вторичной обмотки уменьшается, а на второй и третьей — увеличивается, что приводит к изменению разности фаэ между результирующими суммарными сигналами. Использование двух результирующих сигналов позволяет практически вдвое повысить чувствительность преобразования перемещения в фазу, а следовательно, и точность измерения перемещений. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

> 1: > (Г

Н 3 >б1>с тс 111(е от(IC?(111> >1 к (с< E(TI?> я(в

1(Π— ИЗМС Рн РЕЛЬ((Ой ток(11((с(И МО Ет унт(иенс 11> 3(?EI.IEE(? для измерения линейных и(ремеще1(è((oбъект> В.

Цель из обретения — повышение точности преобразования за счет увеличения чувствительности.

На фиг.1 представлена конструк— тивная схе((а дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, реализующего способ преобразования перемещения В фазу; на фиг.2 — электрическая схема датчика; на фиг.3 векторная диагр,(мма вьгходных сигна—

ЛОВ.

Дифференциально-трансформаторный датчик с разделенными магнитными цепями рабочей и компенсационной частей, обеспечивающий преобразование напряжения в фазу, содержит броневой ферромагнитный сердечник 1 Ж-образного сечения и установленный с воз— можностью перемещения ферромагнитный якорь 2, связываемый в процессе и.(мерения с KQHtðoëèðóåìûè объектом и размещенный у открытого конца рабочей части сердечника l. Замыкающая ферромагнитная пластина 3 размещена у открытого конца компенсационной части сердечника I. На центральном стержне сердечника в его рабочей и компенсационной частях размещены секции 4 и 5 первичной обмотки, секции 6 и 7 вторичной обмотки и дополнительная секция 8 вторичной обмотмотки, размещенная в компенсационной части сердечника I. Секции 4 и 5 электрически соединены последовательно согласно, а секции 6-8 соединены в одной точке встречно, образуя звезду (фиг.2). Параллельно секциям

7 и 8 подключены фаэосдвигающие контуры 9 и 10, выходы которых подключены к фаэометру ll. Фазосдвигающие контуры 9 и 10 могут быть выполнены в виде RC-цепей или фаэовраща— телей другого типа. Для обеспечения температурной компенсации число витков секций 6-8 целесообразно выбирать одинаковым.

Способ преобразования перемещения в фазу осуществляют с помощью датчика следующим образом. (При подключении первичной обмотки (секции 4 и 5) к источнику питания синусондального тока в секциях

6-8 вторичной обмотки возбуждаются напряжения U,, U и П соответствен55

З1П Чр

+ arctg

U, — + соз сp

U Ри2

11, . (El!? E((? IIII)E>i >1? а 3 о (;I B II I ;1(с>п(1()((с 111 У (> ) 13 1 11 I 0 между ((all p s(>IE (111()1. 11(1?, 11

1 ., (1 и 13, устанавливают 1 1, (Р„г сдг(ига фа(, >? тличные от 0 и ) RO" и

5;.р г((ноис?лож(11(е f(o знаку, для чего

III) I3<? I? awI(I3aez векторы напряжений U г и U относительно U, (фиг. 3) . Напряжение U, и U, U u U суммируют, а результирующие суммар((1.(е сигналы

10 U, и U подают на фазометр 11, регистрирующий разность фа- л(между

F ними.

Если например, в исходном положении зазор между сердечником 1 и яко15 рем 2 минимальный, то с помощью замыкающей компенсационной пластины 3 настраивают датчик по показаниям фазометра 11 на некоторое начальное значение отсчета. При перемещении

>0 контролируемого объекта и связанного с ним якоря 2 в направлении увеличения зазора обеспечивается модуляция напряжения на обмотках датчика в функции перемещения, а именно, напряжение U, возбуждаемое в секции

6, уменьшается, а напряжение U u

U в секциях 7 и 8 возрастает.

Функция преобразования датчика может быть получена из выражений

S1П Е =arctg

1 U — -+ созе

РК 2

S 1П Ч р>сг (=ar c t g — — ------- — > г U

35 — -+ созсг

U з

РК2 где (,, с(— фазы результирующих суммарных сигналов U U г относительно вектора напряжения((, фазы напряжений U u U относительно того же вектора напряжения

При изменении модулирований на-. пряжений на секциях вторичной обмот45 ки В функции перемещения изменяются величина и фаза суммарных сигналов напряжений U IIU ., вследствие чего

1 Гг изменяется разность фаз и (суммар-

Е ных сигналов, которая определяется выражением и является выходным сигналом данного датчика

З1П сР р>с (Л((= (с + V = arctg — — — -- -- + г сР U — - + cos с( г

Р(с1

1tt)H ()»)«<«l;1<<1«}VIХ 1111 ;l,} . !1И I 111«Р

< к.;нях раб<) 1»)й <)Г};« тки <

1 <И, 0 = Г, так гто

В Г}} 1

2агс о

"t;

> — + СОЯ i< 1

U СИ 1

7 вследствие чего обеспечивается удвоение чувствительности датчика, ввиду чего повышается точность преобразо-вания перемещения и фазу

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

t. Способ преобразования перемеще-»5 ния в фазу, заключающийся в т)м, что возбуждают сдвинутые по фазе первый и второй гармонический сигналы, по меньшей мере один сигнал модулируют по амплитуде в функции перемещения, 20 отличающийся тем, что, с целью повьшгения точности, возбуждают третий гармоническш» сигнал, два из возбужденных сигналов поворачивают относительно модулированного 25 сигнала на противоположно направленО ньге углы }»), где 0 «<> (180, и геометрически суммируют их с модулированным сигналом, а о перемещении судят по разности фаз суммарных сиг- 30 налов.

<11»11фе Г)е НIП}а1п но-1 PI}«1(.Ф) Г)и<д1(t)

«Il,!« 1 да-чик с раздет«с«}ными I»;}I ни1—

«н «".«» 1»епями его рабочей и кс и»г»с lleа— ци )иной частей для преобра }1)г}а«}1»«< лев ре}»с}цс«»1»я в фаз у, соде рж а п»1»11 броневой ферромагнитнь»й сердечник с центраlfьным с тержнем, ус тановленный с во змож—

f»oстью перемещения около открытогo конца рабочей час ги сердечника, ферромаг нитный якорь, размеще}н»ьп» у открытого конца компенсационной час— ти сердечник замыкающую ферромагfIH T«»)lo пластину и двухсекционные перв«»чную и вторичную обмотки, секции которых раз}»епгены на центральном стержне сердечника в его рабочей и компенсационной частях и соеди«»ены электрически последовательно согласflo и последовательно встречно соответствен«»о, отличающийся тем, что>датчик снабжен дополнителг «}ой секцией вторичной обмотки и двумя фаз осдвигающими контурами, дополнительная секция размещена в компенсационной части датчика и электрически пг}дсоединена к общей точке встречно соединенных секций вторичной обмотки, а фазосдв«»гающие контуры подключены параллельно секциям вторичной обмотки, размеще«»ньгм в компенсационной части.

1252652

Фиг.2

Составитель Л.Гуськов

Техред М. Ходанич

Корректор Л Пилипенко

Редактор М.Бланар

Заказ 4615/43 Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4