Способ преобразования перемещение-напряжение

Способ преобразования перемещение-напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, при разработке трансформаторных датчиков перемещения. Целью изобретения является повышение точности измерений. В начале диапазона измерений, т. е. при равенстве зазоров между компенсирующей пластиной 7 и подвижным якорем 8 с помощью фазовращателя 10 добиваются такого положения, чтобы фазовый сдвиг между напряжениями U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB>(X) секций измерительной обмотки 4 отличался бы от 180° на угол α(X<SB POS="POST">0</SB>). В конце диапазона измерений фазовый угол между U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB>(X) равен 180°. Напряжения U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB>(X) суммируются с помощью сумматора 11. В результате удается повысить линейность функции преобразования во всем диапазоне измерений, а следовательно, и точность измерений. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! () (s()s G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ хр (21) 4718111/28 (22) 11.07.89 (46) 15.07.91. Бюл. ¹ 26 (72) Н. Д, Конаков, А, В. Любомиров и Ю. А.

Лапшов (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 855380, кл. G 01 В 7/00, 1979, Середнин В, И, Измерительные устройства с высокотемпературными трансформаторными датчиками перемещения. Л.:

Энергия, 1968, с,12. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИŠ— НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, при разработке трансформаторных датчиков перемещения. Целью изобретения является повышение точности измерений. В начале диапазона измерений, т, е, при равенстве зазоров междукомпенсирующей пластиной 7и подвижным якорем 8 с помощью фазовращателя 10 добиваются такого положения, чтобы фазовый сдвиг между напряжениями О(и Uz(x) секций измерительной обмотки 4 отличался бы от

180 С на угол rx(xo). В конце диапазона измерений фазовый угол между U< и Uz(x) равен 180 . Напряжения U> и Uz(x) суммируются с г(омощью сумматора 11. В результате удается повысить линейность функции пре- . образования во всем диапазоне измерений, а следовательно, и точность измерений.

3 ил.

1663398

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке, нап ример, трансформаторных датчиков перемещения.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет повышения линейности выходной характеристики датчика.

На фиг. 1 представлена конструкция датчика, реализующего способ; на фиг. 2— электрическая схема датчика, реализующего способ; на фиг. 3 — векторная диаграмма сигналов, поясняющая способ.

Датчик для реализации способа содержит ферромагнитный корпус 1, магнитопровод 2, на центральном стержне которого размещены две секции обмотки 3 возбуждения, соединен н ые согласно-последовател ьно, и две секции измерительной обмотки 4, соединенные встречно-последовательно.

Точка соединения укаэанных обмоток соединена с общим проводом. Металлические щечки 5 и б образуют совместно с центральным диском магнитопровода 2 каркас для размещения обмоток.

Со стороны одного торца магнитопровода 2 размещена с зазором хк компенсирующая ферромагнитная пластина 7, со стороны другого торца с зазором хр — подвижный ферромагнитный якорь 8, связанный в процессе измерения с контролируемым обьектом и перемещаемый в направлениях, указанных стрелками.

В центральной части компенсирующей пластины 7 имеется отверстие, внутри которого размещен подвижный металлический стержень 9, который перемещается по резьбовой части корпуса 1 датчика.

Свободный конец первой секции измерительной обмотки 4 (фиг, 2) подключен ко входу фаэовращателя 10, выход которого соединен с одним из входов сумматора 11, а к другому входу сумматора 11 подключен свободный конец второй секции измерительной обмотки 4, Фазовращатель 10 позволяет устанавливать в начале диапазон измерения между выходными сигналами секций измерительной обмотки угол сдвига фаэ, отличающийся от 180 С на угол и (х0) с целью уменьшения чувствительности выходной характеристики в начале диапазона измерения. В качестве фазовращателя могут быть использованы

RC u LR или другие любые цепи, рассимметрирующие активную и реактивную составляющие рабочей и компенсационной обмоток.

Способ реализуется следующим образом. п 0

При расположении компенсирующей пластины 7 и подвижного якоря 8 с одинаковыми начальными зазорами, соответствующими началу диапазона измерения относительно центрального стержня магнитопровода 2xkmin= xpmln, и подведении синусоидального напряжения питания Un от внешнего источника (на чертеже не показан) к секциям обмотки 3 возбуждения, на секциях измерительных обмоток 4 появляются выходные сигналы, сдвинутые по фазе на

180 С за счет включения секций измерительных обмоток.

С целью повышения линейности выходной характеристики датчика, а следовательно, и точности преобразования между выходными сигналами 01 и Uz(x) секций измерительных обмоток 4 устанавливается в начале диапазона измерения угол сдвига фаз, отличающийся от 180 С на угол а (х ) путем подбора элементов фаэовращателя

10 и положения металлического стержня 9, Положением стержня 9 и подбором витков первой секции измерительной обмотки 4 в датчике одновременно устанавливается при начальном зазоре баланс амплитуд сигналов U> и U2(x), При перемещении подвижного ферромагнитногс рабочего якоря 8 изменяется зазор хр от начального значения xmin до значения x+<>, соответствующего концу диапазона измерения, и выходной секции измерительной обмотки при этом модулируется по амплитуде функции перемегцения за сче.r изменения взаимной индуктивности между секциями обмотки 3 возбуждения и измерительной обмотки 4 по закону, близкому к зкспоненциальному, Одновременно при изменении взаимной индуктивности между секциями обмоток возбуждения и измерительной при перемещении якооя 8 входной сигнал модулируется по фазе, Глубина модуляции угла с(х) устанавливается от а(х,) до О за счет непропорционального изменения величины вносимых реактивных и активных сопротивлений в секции измерительных обмоток и может регулироваться изменением частоты напряжения Un - питающего генератора, Таким образом, при перемещении подвижного якоря 8 выходной сигнал Uz(x) будет промодулирован по амплитуде и фазе в функции перемещения.

Угол а (хо), определяющий фазу сигнала О относительно сигнала 02"(х) в начале диапазона измерения, устанавливается подбором фазовращателя таким образом, чтобы при нахождении подвижного якоря 8 в конце диапазона измерения между выход1663398 а(х, ) = arcing — arctic

N -о

Йо

О(х)=

U(x)= ными напряжениями U1 и О2 "(х) угол сдвига фаз был равен 180 С, На сумматоре 11 происходит геометрическое сложение сигналов U1 и Uz(x), а результирующее напряжение U(x), снимаемое 5 с выхода сумматора 11, определяется выражением

= U5+U5(x) — 201 Ur(x) сова(х), где U(x) — велич) на результирующего сигнала;

U1, U2(x) — сигналы соответственно на первой и второй секциях измерительной обмотки; а (x) — текущее значение глубины модуляции по фазе сигнала 02(х) в функции перемещения, 20

В конце диапазона величина результирующего сигнала определяется как

U(x)=)U1 — Vz(x)}. Благодаря этому линейность характеристики датчика на начальном и конечном отрезках диапазона измерений выравнивается.

Формула изобретения

Способ преобразования перемещениенапряжение, заключающийся в том, что с помощью индуктивных датчиков формируIQT два синусоидальных сигнала 01 и О2(х), сдвинутых по фазе относительно друг друга, по меньшей мере один иэ сигналов модулируют по амплитуде в функции перемещения, а о перемещении судят по величине результирующего сигнала, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности преобразования за счет повышения линейности выходной характеристики, между сиг40 налами 01 и Ог(х) в начале диапазона измерения устанавливают угол сдвига фаэ, отличный от 180О, на угол а(хо), определяемый.по формуле где Ro, L() — активное сопротивление и индуктивность рабочей измерительной обмотки датчика при расположении объекта контроля в конце диапазона измерения;

R(x), Цх) — приращение величин активного сопротивления и индуктивности рабочей измерительной обмотки датчика при перемещении объекта контроля из конца в начало диапазона измерения; а) =2Uf — частота питающего датчик напряжения, один из сигналов модулируют по фазе в функции перемещения, глубину модуляции устанавливают такой, чтобы в конце диапазона измерения угол сдвига фаэ между сигналами стал равным 180О, а о перемещении судят по результирующему сигналу

= U1+U5(x) — 2 О) Ог(х) сова(х), где U(x) — величина результирующего сигнала; а(х) — текущее значение глубины модуляции по фазе сигнала Ог(х) в функции перемещения.

1663398

v,ôõ)

Составитель Ю.Петрайковский

Редактор В.Фельдман Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С,Черни

Заказ 2256 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101