Устройство для измерения перемещений

Устройство для измерения перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М 83583

Класс 21с, 46р;, 42k, 7а.(СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

T. Я, Ходоров

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ П ЕР ЕМ ЕЩЕНЯф ., 1

Заявлено 11 мая 1948 г. за _#_o 379145, в Комитет по изобретениям и открытиям нри Совете Министров СССР

B электрических способах регистрации и измерения неэлектрических величин большое распространение получил индукционный метод, по которому регистрируемая величина преобразуется в изменение индуктивности дросселя, включаемого в мостовую схему, питаемую переменным током. При этом требуется, чтобы частота питающего тока превышала частоту регистрируемого процесса, что при регистрации быстропротскающих процессов достигается применением генераторов тока повыш h»ой частоты и усложняет аппаратуру, а также и устройство в целом.

В описываемом устройстве, с целью устранения этого недостатка, индукционный датчик выполняется трехфазным, что позволяет при непосредственном питании схемы трехфазным током промышленной частоTll регистрировать быстропротекающие процессы большей частоты напряжения, нежели питающий ток.

На фиг. 1 изобра>кс(13 схема индукционного трехфазного датчика; на фиг. 2 — электрическая схема устройства; на фиг. 3 — график изменения во времени тока, проходящего через шлейф регистрирующего прибора.

Изображенный на фиг. 1 индукционный датчик устройства представляет собой трехфазный дроссель с катушками 1, 2 и 8, расположенными

1 а Ш-образном сердеч((ике 4. Дроссель имеет подвижной якорь 5. Стрелками па фиг. 1 показаны возможные направления перемещения якоря.

Прн перемещении якоря меняются величины индуктнвпости катушек

1,2, 3.

Каждая HB KBTI ((IC(i 1, 2, (3p0CCe!i(I B(i;IIG63CTCS1 B COOTBCTCTBX ю(цнй мост б (фиг. 2). К диагоналям мостов б подключены трансформаторы !, с пох(ощью которых напряжения разб3,(ансировкн мостов трансф01зм 1руются в многофазное (на фиг. 2 в шестифазное) напряжение. Вентили

8 служат для выпрямлсния этого напряжс (»i(. Выпрямленное напряжение регистрируется с помощью шлейфа 9 осциллографа. Устройство питается трехфазным напряжением промышленной частоты.

При отсутствии воздействия на якорь датчика мосты находятся в сбалансированном состоянии, и ток в шлейфе будет равен нулю. Прп перемещении як р е ещении якоря датчика происходят одновременно изменения индук№ 83583

Ф, = Ф „sinu>t

C,,— Фа„. 81п (u)t + 120")

Ф, = Ф „sin (

При этом в катушках датчика будут. ивдуктироваться э д.с.

d(+i + ЛФ,) 1 = — W

d(+g + @2)

1э = — И

М (2) (@з + @В)

1 = — % э—

Так как продолжительность регистрируемого импульса много меньше периода питающего напряжения, то значения потоков Ф,, Фэ, Фэ за промежуток времени импульса можно считать неизменными, тогда урав.нвния (2) упрощаются, принимая вид:

d (ЛФ1)

dt ф1 1 (@2)

dt

1 ИУ d (ЬФЗ) э (3) Получаемые при этом э.д.с. будут создавать токи во внешних цепях трансформаторов, определяемые из соотношений:

1,= 1,r+L

Й

dt (4) 1э = э +1dt

Превышение индуктивных сопротивлений контуров над активными, достижимое при частотах, превышающих 50 гп, выражается зависимостью: тивности трех его катушек, вызывая разбалансировку мостов и, в зависимости от степени ее, протекание в шлейфе большего или меньшего постоянного тока, график которого для шестиполупериодного выпрямления представлен на фиг. 3. Аналогичное явление наблюдается и при кратковременном смещении якоря датчика. При условии линейности частотной характеристики трансформаторов получим импульсы как показано на фиг. 3 Здесь i3 обозначает ток в шлейфе при длительном и сравнительно большом изменении индуктивности, i4 — ток в шлейфе при длительном и сравнительно небольшом изменении индуктивности, i, и i,— соответственно кривые импульсов тока при большом и небольшом кратковременных изменениях индуктивности.

Кратковременные процессы, происходящие в схеме при однократном возвратно-поступательном движении якоря, будут иметь мгновенныс значения магнитных потоков в сердечниках датчика при неподвижном якоре еоответствующие: № 83583

di

У 1 ))ir

L s ))i,r

dt!

Подставляя в выражение (4) значения 4, 4, ls из выражения (3) и пренебрегая по условию (5) членами 4г, i r, и isr, получим:

И (ЬФ,) Ж, dt dt фт 1 (1Ф2) (6) dt у < (11@2) (й 11S

Отсюда токи будут:

4 = — (+1) W (Ь Ф,) (7) з (Фз)

L

В рассматриваемой схеме происходит выпрямление и суммирование токов i1, 4 и 1з. При этом сумма абсолютных значений рассматриваемых токов:

ЛФ, =

Ф2 (9) й

1+-— д где К вЂ” коэффициент конструктивного исполнения, а о — изменение зазора, то следовательно будет:

1, = (!@1 1+ Фзl + Фз!)

1+ в (10) Как известно, алгебраическая сумма потоков Ф1, Ф .и Фз (уравнения 1) для любого момента времени равна нулю. С другой стороны сумма абсолютных значений потоков для любого момента времени = 2 Ф ., Отсюда следует что: „= !ю1!+ li2l+Iisl = — () @1! -+!ЬФ2!+! Фз!) - . - .. (8)

Так как изменение потоков при равном изменении зазора во всех катушках датчика составляет: № 83583

1V 2Ф „„1

1 л Ф

1+— 1 1(>

Согласно уравнению (11), измененис тока в шлейфе осциллографа будет пропорционально изменению зазора или смещению якоря датчика.

Приведенные выводы можно отнести и к датчику с одним сердечником при условии включения его катушки на постоянное напряжение. Однако в этом случае исключается возможность соблюдения неравенств (5), а следовательно регистрации медленно протекающих процессов и статической тарировки датчика. Наличие трехфазной системы устраняет это затруднение, допуская возможность регистрации процессов в бо,.t>шом диапазоне частот, при соответствующем подборе частотной характеристики трансформатора.

Точность регистрации данным устройством будет определяться пульсациями выпрямительной схемы, двойная амплитуда которых составляет: для случая 6-фазного выпрямления 6,7 %, для 9-фазного выпрямления 2,5%, а для 12-фазного выпрямления 1,4i% от номинального тока, что удовлетворяет запросы большинства технических измерений.

Предмет изобретения

Устройство для измерения перемещений по способу индуктивности с применением неуравновешенного моста переменного тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что датчик выполнен трехфазным и каждая из его обмоток введена в плечо отдельного неуравновешенного моста переменного тока, напряжения с диагоналей которого после трансформации и двухполупериодного выпрямления подаются в цепь измерительного прибора,- в результате чего на зажимах последнего получается напряжение, практически свободное от пульсации тока питающего устройство.

Фиг. /

Фиг. 2

Фиг. 3