Устройство для измерения перемещений

.А ельные устыми трансремещений. ПЕно ис ий. 00 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к контрольизмерительной технике и может бытьпользовано для измерения перемещенЦель изобретения - повышение точности зсчет линеаризации передаточной функции Для этого в устройстве, содержащем источник 1 питания, дифференциально-трансформаторный преобразователь 2 перемещений с обмотками 3 и 4, фазосдвигающую цепь 5, блок 6 формирования сигналов, преобразователь 2 выполнен с рабочим и компенсационным якорями, разомкнутым магнитопроводом и воэможностью изменения Магнитного сопротивления введением в рабочую зону рабочего и компенсационного якорей. С помощью фазосдвигающей цепи 5 задают угол сдвига, изменяющий крутизну характеристики устройства в начале диапазона измерения, а перемещением компенсационного якоря вдоль корпуса преобразователя изменяют крутизну характеристики в конце диапазона измерения в сторону линеаризации характеристики.зИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.Цель изобретения - повышение точности за счет линеаризации передаточнойфункции,На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - упрощеннаяконструктивная схема дифференциальнотрансформаторного преобразователя; нафиг, 3 - векторная диаграмма работы устройства.Устройство для измерения перемещенийсодержит источник 1 питания, дифференциально-трансформаторный преобразователь2 перемещений с первичными последовательно включенными обмотками 3, подключенными к выходу источника 1 питания, ивторичными обмотками 4, включеннымивстречно, фазосдвигающую цепь 5, вход которой подключен к одному из сигнальныхвыводов вторичной обмотки 4, .напримеркомпенсационной, блок б формированиясигналов, входы которого соединены с выходом фазосдвигающей цепи 5 и вторымсигнальным выводом вторичных обмоток 4(в рассматриваемом варианте рабочей обмотки).Встречное включение обмоток 4 обеспечивает сдвиг фаз между сигналами наних, равный 180 О,Фазосдвигающая цепь 5 осуществляетдополнительный сдвиг сигнала на выходеотносительно сигнала на входе.Дифференциально-трансформаторныйпреобразователь 2 представляет собой(фиг,2) ферромагнитный корпус 7, в которомразмещены ферромагнитный сердечник 8,на котором расположена первичная обмотка 9, включающая обмотки 3, и вторичныерабочая 10, включающая обмотки 4, икомпенсационная 11 обмотки, В компенсационной половине преобразователя установлен компенсационный якорь 12.Измерение перемещения ведется относительно рабочего якоря 1 ХУстройство раббтает следующим образом,Источник 1 питания (см, фиг. 1) вырабатывает переменное синусоидальное напря-.жение, которое поступает на первичнуюобмотку 3 дифференциально-трансформаторного преобразователя 2. При.этом создается переменный магнитный поток,пронизывающий вторичные обмотки 4.При удалении рабочего якоря 13 (фиг. 2)напряжение обмотки 10 уменьшается поэкспоненциальному закону, а напряжениеобмотки 11 увеличиваетСя по экспоненциал ь ному закону.Выходным сигналом преобразователя 2 является угол р суммарного напряжения О относительно вектора напряжения одной из обмоток 4 Ор или ОьФункцию преобразования устройства определяют выражением зи аЪо = агс 19Осов уЪ +Ор 10 где гр - фаза суммарного напряжения относительно фазы напряжения компенсационной обмотки;/Ъ - угол между сигналами Ор и О.При изменении напряжений Ор и О меняется величина и направление суммарного напряжения О;-, т.е, меняется угол р, что поясняет векторная диаграмма на фиг. 3. Без индекса к на диаграмме обозначены сигналы устройства в начале диапазона из 20 мерения, с индексом к в конце диапазонаизмерения.Отношение Ок/Ор в приведенном выражении является функцией зазора др междурабочим торцом преобразователя 2 и рабочим якорем 13, причем указанное отношение в диапазоне измерения меняется позакону, близкому к зкспоненциальному, в товремя как зависимость фазы суммарного напряжения рот отношения О/Ор изменяется по закону арктангенса, причеммаксимальную крутизну эта зависимостьимеет при О/Ор = 1, Кроме того, крутизнахарактеристики р= 1(О/Ор) зависит от выбора угла ро между напряжениями Ор и О,Чем больше угол ро в начале диапазона измерения, тем больше крутизна зависимости1(Ок/Ор), Другими словами, выбирая соответствующий угол омежду напряжениямиОр и 0 и обеспечивая их равенство в точкедиапазона измерения, где крутизна зависимости О/Ор= г(д р) незначительна, а крутиз 45 на зависимости р = 1(0/Ор) максимальна,можно добиться значительной линеаризации функции ф = 1(др),Для дифференциально-трансформаторных преобразователей экспериментально0 установлено, что максимальная линейностьвыходной характеристики р = 1(д р) обеспечивается при уЪ в начале диапазона измерения в пределах от 170 до 178 О, и прибалансировке напряжений Ор и О в точке,расположенной в конце диапазона измерения.Перед проведением измерения дляполучения максимальной линейной характеристики преобразователя производят егорегулировку следующим образом,1647228 Составитель В. ПодолянМ. Стрельникова Техред М,Моргентал Корректор М. Шарош еда акаэ 1645 Тираж 394 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 С помощью фазосдвигающей цепи 5 задают угол (в рекомендуемом варианте 2 - 10 О), Компенсационный якорь 12 располагают отноеительно обмоток с зазором Д, ="а"с где д"зкс - максимальное значение диапазона измерения. Снимают предварительную градуировочную характеристику, относительно которой ведется дальнейшая регулировка. При регулировке перемещением компенсационного якоря 12 вдоль корпуса 7 преобразователя меняют крутизну характеристики р = 1(х) в конце диапазона измерения, а изменением угла цъ с помощью фазосдвигающей цепи 5 изменяют крутизну характеристики в начале диапазона измерения.Таким абра"-ом изменением угла ъ и перемещением компенсационною якоря вдоль корпуса добиваются необходимой линейности устройства,Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее источник питания, дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещений с рабочим якорем, первичной и двумя встречно включенными вторичными обмотками, фазосдвигающую цепь, блок формирования сигнала и шину нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности, дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещений выполнен с дополнительным компенсационным якорем, разомкнутым магнитопроводом и 10 возможностью введения в рабочую зону рабочего и компенсационного якорей, обмотки размещены на магнитопроводе, выход источника питания подключен к первичной обмотке, свободный вывод первой вторич ной обмотки подключен к первому входуфазосдвигающей цепи, выход которой подключен к первому входу блока формирования сигнала, свободный вывод второй вторичной обмотки подключен к второму 20 входу блока формирования сигнала, шинанулевого потенциала подключена к общим выводам первой и второй вторичных обмоток, второму входу фазосдвигающей цепи и третьему входу блока формирования сигна ла.