Устройство для измерения перемещений

(22) 20.07. И итут,Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(12) ОПИСАНИЕ, И к авторскому свидетельству 1) 4853723/236) 10,06.96 Бюл. Хо 162) Попов А.П., СтепановА., Пивник А.В.1) Омский политехничучно-производственное А, (7 еский инстНа объединение "Алтай" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителямугловых и линейных перемещений механических величин, Цель изобретения повышение точности измерения путем компенсации температурной погрешности,(19) ЯЗ (11) 1797304 (1 з) А 1(51) б О 01 В 7/00 Устройство содержит дифференциально- трансформаторный датчик с обмоткой возбуждения и двумя сигнальными обмотками, генератор переменного напряжения, выпрямитель и регистрирующий прибор. Особенность устройства заключается этом, что сигнальная обмотка датчика подключена к инвертирующему входу, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключен выход генератора - переменного напряжения, выход усалителя подключен к обмотке возбуждения датчика. Кроме того, сигнальные обмотки датчика через суммирующие резисторы подключены к входу измерительного выпрямителя, -1 ил,3 1Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля различных технологических параметров с датчиками линейного и углового перемещения.Цель изобретения - повышение точности измерения,На чертеже показана электрическая схема предлагаемого устройства для измерения перемещения,Устройство содержит дифференциальный первичный транформаторный преобразователь 1, включающий элемент возбуждения - обмотка 2 возбуждения трансформаторного преобразователя, два дифференциально включенных измерительных элемента сигнальные обмотки 3 и 4 трансформаторного преобразователя и ферромагнитный сердечник 5, источник питания переменного напряжения, блок б измерения, блок 7 обратной связи, включенный между измерительными элементами - обмотками 3 и 4 и обмоткой 2 возбуждения дифференциального преобразователя 1, Блок 7 обратной связи выполнен в виде операционного усилителя, один, например, инвертирующий вход которого соединен с одной из сигнальных обмоток, а другой, например, прямой вход - с выходом источника переменного напряжения.Блок измерения выполнен в виде выпрямителя на операционном усилителе 8, прямой вход которого подключен через суммирующие резисторы 9 и 10 к концам сигнальных обмоток 3 и 4, а инвертирующий вход - к цепи отрицательной обратной связи, состоящей из масштабных резисторов 11 и 12 и выпрямительных диодов 13 и 14, Выход устройства подключен к регистрирующему прибору 15.Работает устройство следующим образом, На прямой вход усилителя 7 подают напряжение 15, заданной амплитуды и частоты от источника питания переменного напряжения, После усиления это напряжение поступает к обмотке 2 возбуждения трансформаторного преобразователя 1, В сигнальных обмотках 3 и 4 индуктиру ются противофазные напряжения Ц и 114 соответственно той же частоты, Напряжение 1.1 З сигнальной обмотки 3 сравнивается с заданным напряжением 13, Сигнал рассогласования является входным сигналом операционного усилителя, Изменение сигнала рассогласования приводит к соответствующему изменению напряжения на обмотке 2 возбуждения и к одновременному изменению напряжений Ц и 114. Отсюда, при достаточно большом коэффициенте усиления 797304 4напряжения 11 З и 154 будут автоматически поддерживаться согласно заданному напряжению 15,. При этом температурные изменения сопротивлений обмоток и проводов будут скомпенсированы за счет большого коэффициента усиления, Фактически, образованный замкнутый контур представляет собой следящую систему автоматического регулирования непрерывного действия, в которой при стабильной амплитуде напряжения 15, источника питания переменного напряжения будут стабилизироваться амплитуды напряжений Ц и 154,При сравнительно больших сопротивлениях резисторов 9 и 10 индуктивностями обмоток 3 и 4 можно пренебречь. Тогда с учетом Т-образной трансформаторной схемы замещения преобразователя 1 данная коменсационная система приводится к системе регулирования первого порядка. Из теории автоматического регулирования известно, что усточивость непрерывных систем даже второго порядка не зависит от коэффициента усиления, Отсюда, . предлагаемая система будет всегда устойчивой, Для обеспечения ее работоспособности достаточно обеспечить отрицательную обратную связь с учетом фаз обмоток,Для получения информации о положениисердечника 5 суммируют с помощью резисторов 9 и 10 напряжение сигнальных обмоток 3 и 4 и по полученной сумме определяют величину перемещения. Принахождении сердечника в середине напряжения обмотки 3 и 4 по амплитуде будут равнымежду собой, но противоположны по фазе, Поэтому их сумма будет равна нулю, При смещении сердечника произойдет изменение амплитуды напряжения 114. В результате на общей точке резисторов 9 и 10 появится сигнал, величина которого будет определятьвеличину перемещения сердечника, Последний сигнал обычно имеет величину порядка 10-100 мВ, Поэтому для его измерения предназначен однополупериодный выпрямитель, выполненный на операционном усилителе 8. Сигнал отрицательной полярности на выходе усилителя 8 с помощью диода 13 замыкается на инвертирующий вход, Сигнал положительной полярности проходит через диод 14 к регистрирующему прибору 15, Коэффициент передачи выпрямителя выбирается масштабными резисторами 11 и 12.-Так как в предлагаемом измерительном устройстве исключаются влияния температурных изменений сопротивлений обмоток датчика, то, следовательно, это приводит к повышению точности измерения.Заказ 6 одписно ВНИИПИ, Рег. ЛР йя 0407203834, ГСП, Москва, Раушская наб., 4/5 121873, Москва, Бережковская наб Производственное предприятие 4 атент Устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь, включающий элемент возбуждения и два дифференциально включенных измерительных элемента, источник питания переменного напряжения, блок измерения, подключенный к выходам измерительных элементов, блок обратной связи, включенный между измерительными элементами и элементом возбуждения дифференциального первичного преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, дифференциальный преобразователь выполнен трансформаторным, элементом возбуждения является обмотка возбуждения трансформаторного преобразователя, измерительными элементами - сигнальные обмотки трансформаторного преобразователя, блок обратной связи выполнен в виде операционного усилителя, один вход которого соединен с одной из сигнальных обмоток, а другой вход - с выходом источника переменного напряжения,