Трансформаторный преобразователь перемещений
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью расширение функциональных возможностей трансформаторного преобразователя перемещений который позволяет измерять перемещение не только в вертикальной, но также и в горизонтальной плоскости. Преобразователь содержит три идентично выполненные плоские дисковые катушки 1,2 и 3 каждая из которых состоит из размещенных соосно обмотки возбуждения и измерительной обмотки . Параллельно общей торцовой плоскости этих катушек установлен 78 прямоугольный экран, выполненный из немагнитного электропроводного материала и установленный с возможностью перемещения как в вертикальной плоскости в направлении изменения зазора между ним и торцовой плоскостью катушек так и в горизонтальной плоскости в направлении изменения их площади перекрытия Катушки 2 и 3 установлены со смещением на расстоянии b относительно катушки 1 и на расстоянии а одна относительно другой и края экрана в направлении контролируемого перемещения в горизонтальной плоскости Благодаря этому с помощью катушки 1 получают сигнал зависящий от зазора между ним и этой катушкой т к она постоянно перекрыта экраном и нечувствительна к его перемещению в горизонтальной плоскости, а с по мощью катушек 2 и 3 получают сигнал, не зависящий от зазора, т е перемещения в вертикальной плоскости, но линейно изменяющийся по амплитуде в зависимости от перемещения экрана в горизонтальной плоскости 4 ил 25 сл С о Јь О ел го ел
союз сов -.тских социАлистических
РЕСПУбЛИК
„„. ЫÄÄ 1640525 А1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 - a
Ч:, ..
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ч 4
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684055/28 (22) 24.04.89 (46) 07.04.91. Бюл. М 13 (75) А,cD, Ивашин (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, Справочник./Под ред. В.В.Клюева. — M.: Машиностроение.
1986, с. 126 — 127. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью расширение функциональных возможностей трансформаторного преобразователя перемещений. который позволяет измерять перемещение не только B вертикальной, но также и в горизонтальной плоскости. Преобразователь содержит три идентично выполненные плоские дисковые катушки 1,2 и 3, каждая из которых состоит из размещенных соосно обмотки возбуждения и измерительной обмотки. Параллельно общей торцовой плоскости этих катушек установлен прямоугольный экран, выполненный из немагнитного электропроводного материала и установленный с воэможностью перемещения как в вертикальной плоскости в направлении изменения зазора между ним и торцовой плоскостью катушек. так и в горизонтальной плоскости в направлении изменения их площади перекрытия, Катушки 2 и
3 установлены со смещением на расстоянии
Ь относительно катушки 1 и на расстоянии а одна относительно другой и края экрана в направлении контролируемого перемещения в горизонтальной плоскости. Благодаря этому с помощью катушки 1 получают сигнал, зависящий от зазора между ним и этой катушкой, т.к. она постоянно перекрыта экраном и нечувствительна к его перемещению в горизонтальной плоскости, а с помощью катушек 2 и 3 получают сигнал, не зависящий от зазора, т.е. перемещения в вертикальной плоскости, но линейно изменяющийся по амплитуде в зависимости от перемещения экрана в горизонтальной плоскости. 4 ил.
1640525
30
40
50
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений по двум координатам, например для измерения изменений зазора между двумя объектами, а также для измерения перемещений одного из объектов в плоскости зазора.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей трансформаторного преобразователя перемещений, предназначенного для измерения зазора между его торцовой плоскостью и поверхностью контролируемого электропроводного объекта, путем обеспечения измерения перемещений объекта также и в плоскости зазора, т.е, в плоскости, параллельной торцовой плоскости катушки преобразователя, На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема трансформаторного преобразователя перемещений; на фиг,2— схема взаимного расположения катушек преобразователя; на фиг,3 — схема расположения катушек относительно электропроводного экрана преобразователя; на фиг.4— принципиальная электрическая схема обработки сигналов преобразователя, Преобразователь содержит три плоских дисковых катушки: основную 1 и дополнительные 2 и 3, которые состоят из идентично выполненных обмоток 4 — 6 возбуждения и измерительных обмоток 7-9. Центры дополнительных катушек 2 и 3 смещены относительно центра основной катушки 1 на расстояние Ь, превышающее 2 2R, где R— радиус катушек 1-3. Центры дополнительных катушек 2 и 3 смещены также в направлении перемещения х одна относительно другой на расстояние а, равное (0,15...0,2)R, Параллельно торцовой плоскости катушек установлен подвижный прямоугольный экран 10, который при различных его положениях полностью перекрывает катушку 1, Катушка 2 выступает за край экрана 10 в его исходном положении в направлении перемещения х на расстояние а, в то время как катушка 3 в этом положении экрана 10 полностью закрыта и при перемещении, равном х, выступает на эту же величину за краи экрана 10, Обмотки 4-6 возбуждения соединены последовательно согласно, а измерительные обмотки 7 — 9 выводами 11 — 13 соединяются в звезду, средняя точка которой присоединяется к общей. точке заземления, Выводы 14 — 16 этих обмоток используются в качестве выходов преобразователя, подключаемых к блоку 17 обработки сигналов. Первичные обмотки 4-6 возбуждения присоединяются к источнику
18 питания переменного тока. Блок 17 обработки сигналов преобразователя содержит источник 19 опорного напряжения, подключенный к неинвертирующему входу операционного усилителя 20, на инвертирующий вход которого подается напряжение с зажима 21 блока, на котором формируется разностное напряжение Л V, пропорциональное разности напряжений, снимаемых с измерительных обмоток 8 и 9 дополнительных катушек 2 и 3. Содержащиеся в блоке 17 три преобразователя 22 — 24 напряжения подключены к выводам 14 — 16 измерительных обмоток преобразователя. С помощью трех блоков 25 — 27 вычитания и двух усилителей
28 и 29 с регулируемым коэффициентом К усиления обеспечивается сравнение напряжений, измеренных на обмотках 7-9 преобразователя, с опорным напряжением источника 19 и одного с другим. В результате на зажиме 30 блока обработки формируется сигнал V(y), пропорциональный величине зазора между торцовой плоскостью катушек и поверхностью экрана 10, преобразователя, а на зажиме 31 — сигнал
К V(x), пропорциональный величине перемещения экрана параллельно торцовой.плоскости катушек преобразователя.
Преобразователь работает следующим образом.
Последовательно соединенные обмотки
4 — 6 возбуждения подключаются к источнику
18 питания переменного тока высокой частоты. При изменении зазора у между экраном
10 и плоскостью катушек 1-3 и перемещении х экрана 10 в плоскости зазора изменяются выходные напряжения на измерительных обмотках 7 — 9, По значению напряжения на выводе 14 измерительной обмотки 7 катушки 1 судят о значении зазора у, à по значениям напряжений на выводах 14 — 16 измерительных обмоток 7-9 катушек 1-3 судят о значении перемещения экрана 10 в плоскости зазора по отношению к общей торцовой плоскости катушек 1-3, С обмоток
7-9 преобразователя напряжения поступают на преобразователи 22 — 24 напряжения соответственно, которые преобразуют напряжение к виду, удобному для дальнейшей обработки. Например, для обработки сигнала в аналоговом виде в качестве преобразователей напряжения могут использоваться блоки выделения огибающей. На выходе преобразователя 22 напряжения вырабатывается сигнал, пропорциональный зазору, который поступает на зажим 30, а также на инвертирующие входы блоков 25 и 26 вычитания, На неинвертирующий вход блока 25 вычитания поступает сигнал с выхода преобразователя 23 напряжения, а на неинвер1640525
40 тирующий вход блока 26 вычи гания — с выхода преобразователя 24 напряжения. Напряжение с выхода блока 25 вычитания. усиленное усилителем 28, поступает на «-«еинвертирующий вход блока 27 вычитания. а 5 с выхода блока 26 вычитания напряжение, усиленное усилителем 29 с характеристиками, идентичными усилителю 28, поступает на инвертирующий вход блока 27 вычитания.
В результате на выходе блока 27 вычитания 10 получают напряжение, пропорциональное разности напряжений дополнительных катушек 2 и 3, умноженное на коэффициент К усиления усилителей 28 и 29. Далее полученное напряжение поступает на инверти- 15 рующий вход операционного усилителя 20, где оно сравнивается с опорным напряжением источника 19 опорного напряжения. С выхода операционного усилителя 20 подается напряжение. управляющее вели «и,«ой 20 коэффициента усиления усилителей 28 и 29.
Благодаря указанной обратной связи обеспечивается получение стабильной линейной характеристики преобразования перемещений, происходящих в плоскости зазора, в 25 электрический сигнал.
Поскольку центры дополнительных катушек 2 и 3 преобразователя находятся на расстоянии b > 2,2R относительно друг дру- 30 га, создаваемые этими катушками магнитные поля вихревых токов практически ««е оказывают влияния друг на друга.
Выбор эталонного смещения дополнительных катушек на расстояние а = 35 (0,16...0,2)й ограничено сверху из соображений получения заданного диапазона измерения, равного (R — a), и увеличением погрешности от нелинейности, возрастающей с увеличением а. Снизу значение а ограничивается уровнем шумов и наводок, Чтобы погрешность от шумов сказывалась минимально, необходимо. чтобы разность напряжений второй и третьей катушек намного превышала уровень шумов и наводок.
Формула изобретения
Грансформаторнь«й преобразователь перемещений, содержащий плоскую дисковую катушку. состоящую иэ идентично выполненных и размещенных соосно обмотки возбуждения и измерительной обмотки, и установленный параллельно торцовой плоскости катушки с возможностью перемещения в направлении изменения зазора между ними плоский прямоугольный экран из электропроводного немагнит ного материала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения перемещений также и в плоскости. параллельной торцовой плоскости катушки, он снабжен двумя дополнительными идентичными первой дисковыми катушками, установленными в той же плоскости, центры этих катушек расположены от центра первой катушки на расстоянии b > 2,2R, где R — радиус катушки, одна из дополнительных катушек предназначена для установки со смещением относительно другой, а также относительно края экрана B направлении контролируемого перемещения на величину а = (0,15...0.2)R. обмотки возбуждения всех катушек соединены согласно последовательно, а измерительные обмотки соединены в звезду.
1 ())
I !
Р ФЛ
1 !
l
1 Рыб, У с
Составитель С,Скрыпник
Редактор О.Юрковецкая Техред M.Moð åíòàë Корректор Т,Малец
Заказ 1012 Тираж 390 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательскии комбинат "Патент" r уж прод, ул.I агарина, 101