Дифференциальный индуктивный датчик микроперемещений

(51)5 С 01 В 7/ и дифчик. ндукв зазоичных рибор, выполс резипо сторов, тируюлю овате- ибора ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт спектроскопии АН СССР (72) И.Н,Нестерук(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений, Цель изобретения - повышение точно.сти. измерения перемещений за счет Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения небольших линейных и угловыхперемеще)1 ий,Известен датчик, содержащий первич. ный преобразователь индуктивного типа,состоящий из двух индуктивно несвязанныхкатушек, включенных в схему генератора.Это рещение позволяет линеаризоватьфункцию преобразования, но требует выполнения определенной зависимости измерения индуктивностей от перемещения, Дляэтой цели в датчик введены специальныерегулировочные приспособления, позволяющие добиваться нужного положения кату 2устранения нелинейности функции разования. В устройстве, содержащем ференциальный индуктивный да включающий два преобразователя и тивного типа и якорь; установленйый ре между ними, два втор преобразователя и измерительный и каждый вторичный преобразователь нен в виде операционного усилителя стив ной обратной связью инвертирующему входу, двух рези соединенных с его прямым и инвер щим входами, и конденсатора, подк ного параллельно обмотке кат индуктивности первичного преобраз :ля, а в качестве измерительного пр использован фазометр. 1 ил. шек в процессе настройки. Подобное решение усложняет конструкцию датчика, увеличивает его габариты и ограничивает его точность;Известно другое техническое решение,позволяющее линеаризовать функцию преобразования любого параметрического преобразователя, в том числе и индуктивного, за счет коррекцйи нелинейности функции - преобразования во вторичном преобразователе и представлением информации на его выходе в виде фазы гармонического сигнала.Наиболее близким по числу общих признаков и характеру решаемой задачи явля10 20 25 30 35 40 45 50 55 ется датчик индуктивного типа с переменным воздушным зазором, содержащий двапервичных преобразователя, каждый из которых выполнен в виде сердечника с катушкой и якорем, два вторичныхпреобразователя и измерительный прибор- микроамперметр, Обе катушки первичного преобразователя подключены одним концом к источнику синусоидальногонапряжения, а измерительный прибор регистрирует амплитуду разности токов, вытекающих из вторых концов катушек.Такое решение позволяет существенноснизить нелинейность функции преобразования датчика, так как обеспечивает обратную зависимость индуктивности отперемещения.Недостаток данного решения состоит вследующем: при малых габаритах первичного преобразователя (относительно большомизменении проводимости воздушного зазора) существенное влияние на линейностьфункции преобразования оказывают такиефакторы как: выпучивание поля в воздушном зазоре преобразователя и наличие магнитного потока рассеяния в катушкеиндуктивности преобразователя.Цель изобретения - повышение точности датчика путем снижения его нелинейности,Указанная цель достигается тем, чтокаждый вторичный преобразователь содержит дифференциальный операционный усилитель (ОУ), конденсатор, подключенныйпараллельно к обмотке каждой катушки индуктивности первичного преобразователя,образующий параллельный резонансныйконтур, подключенный параллельно неинвертирующему входу ОУ, резистор, включенный между выходом источникасинусоидального напряжения и неинвертирующим входом ОУ, резистор, включенныймежду выходом ОУ и его инвертирующимвходом и резистор, включенный между выходом источника синусоидэльного напряжения и инвертирующим входом ОУ, а вкачестве измерительного прибора исполь зуется фэзометр, входы которого подключены к выходам ОУ. Из введенных иризнаковвидно, что вторичный преобразователь осу. ществляет преобразование индуктивностипервичного преобразователя в фазу синусоидального сигнала. Это преобразованиеимеет функциональную зависимость, близкую к обратной функциональной зависимости первичного преобразователя, чтообеспечивает линеаризацию функции преобразования датчика.Нэ чертеже представлена функциональная схема датчика. Схема содержит генератор 1 синусоидального напряжения, катушки 2 и 5 индуктивности первичных преобразователей, якорь 3, дифференциальный индуктивный преобразователь 4, резисторы б и 7, образующие отрицательную обратную связь ОУ,резистор 8, конденсатор 9. ОУ 10, вторичные преобразователи датчика 11 и 13, фазометр 12,Устройство выполнено следующим образом. Катушки индуктивности. первичного преобразователя намотаны на П-образных сердечниках прямоугольного сечения, замкнутые подвижным якорем, расположенным в воздушном зазоре между катушками и соединенным с контролируемым обьектом,Якорь перемещается в направлении Х. Обмотки катушек индуктивностей соединены со вторичными преобразователями (контакты 2 и 3). Выход источника синусоидального напряжения соединен со входом вторичных и реоб разо вателей (контакты 1), В ходы фазометра соединены с выходами вторичных преобразователей (контакты 4).Использование вторичного индуктивнофазового преобразователя в совокупности с индуктивным первичным преобразователем позволяет получить существенно ниже нелинейность функции преобразования датчика, чем в случае с использованием вторичного преобразователя индуктивности в амплитуду тока (в этом случае нелинейность функции преобразования в основном определяется нелинейностью индуктивного преобразователя). Экспериментально подтверждено, что можно снизить нелинейность преобразования датчика более чем на порядок,Формула изобретения Дифференциальный индуктивный датчик микроперемещений, содержащий источник синусоидального напрякения, два первичных преобразователя индуктивного типа, каждый из которых выполнен в виде катушки индуктивности с сердечником и якоря, установленного в зазоре между катушками своэможностью перемещения, и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью повышения точности за счет снижения нелинейности функции преобразования, он снабжен двумя вторичными преобразователями, каждый из которых выполнен в виде операционного усилителя с резистивной обратной связью по инвертирующему входу, двух входных резисторов и конденсатора, резисторы одним выводом подключены соответственно к пря1747869 Состав Техред ль И.НестерукМоргентал Редактор И,Сегляник ектор в аказ 2491 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035; Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ГКНТ СССР одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 мому и инвертирующему входам операционного усилителя, вторые выводы резисторов объединены и соединены с выходом источника синусоидального напряжения, конденсатор подключен параллельно обмотке катушки индуктивности первичного преобразователя и соединен одним выводом с общим проводом, другим - с неинвертирующим входом операционного усилителя, а измерительный прибор выполнен в виде фазометра, входы которого соединены 5 с выходами вторичных преобразователей.