Устройство для измерения перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 В 700 ЗОБРЕ ПИСАН Е К АВТОР ий институт фив, О.Д,Глухов и о СССР1989.о СССР1990МЕРЕНИЯ ПЕ к измерительния - повышедля измерения ения его чувстрольноыть ис- ещений(ь О И е точнохема усний. йство содержит бл ого тока, индуктивн ий (чувствительный в виде раэмещенны итопроводе рабоче ционной обмотки 7, и рыми включены ре резисторы 14, 13 и с ок 1 питаый датчик элемент), х на разой обмотки оследовагулируемые умматор 8. Это устро ния переменн 2 перемещен выполненный мкнутом магн 6 и компенса тельно с кото по величине ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относитсяной технике. Цель изобретение точности устройстваперемещений за счет повыш Изобретение относится к конизмерительной технике и можетпользовано для измерения перемобъектов,Цель изобретения - повышенисти измерения перемещений.На чертеже изображена блок-стройства для измерения перемеще Ы, 1816962 А 1 вительности. Устройство содержит индуктивный датчик перемещения с рабочей и компенсационной обмотками, размещенными на разомкнутом магнитопроводе и соединенными своими концами. К началам этих обмоток присоединен через регулируемые резисторы блок питания переменного тока, а также входы дифференциального усилителя. К точке соединения первого резистора и компенсационной обмотки присо-, единен фвэосдвигающий блок, к выходу которого присоединены масштабирующее звено и сумматор, К второму входу сумматора присоединена точка соединения второго резистора и рабочей обмотки, Выходной сигнал представляет собой разность фаз гналов, получаемых на выходах диффенциального усилителя и сумматора, 1 ил,К точке соединения резистора 14 с компенсационной обмоткой 7 подключен первый вход дифференциального усилителя (сумматора) 8. Второй вход сумматора 8 подключен к точке соединения резистора 13 с рабочей обмоткой 6; Свободные выводы резисторов 14 и 13 соединены с выходом блока питания 1. К общей точке соединения рабочей 6 и компенсационной 7 обмоток присоединена шина нулевого потенциала. Она присоединена также к общим выводам блока питания 1 дифференциального сумматора (элементы 26 и 27). Фазосдвигающий блок 9 выполнен в виде двух последовательно соединенных. .фазосдвигающих цепей типа ВС (элементы 15 - 18), к выходу которого присоединено масштвбирующее звено 10, выполненноепо схеме неинвертирующего усилителя (элементы 19 - 21).К выходу.масштабирующего звена 10присоединен первый вход сумматора 11,выполненного на операционном усилителе 5(элементы 22 - 25), второй вход сумматора11 присоединен к точке соединения резистора 13 с рабочей обмоткой 6, Вход фззосдвигающего блока 9 подключен к точкесоединения резистора 14 с компенсационной обмоткой 7. Выходным сигналом устройства является разность фаз1 Рвых =РО 1 - щ 2, изменяющаяся в функции перемещенйя Х между выходными сигналами дифференциального усилителясумматора 8 Од и выходным сигналомсумматора 11. Индуктивный датчик 2 перемещений содержит размещенные в Ферромагнитном корпусе 12 разомкнутый Ферромагнитный сердечник 5, нз котором фрасположены рабочая 6 и компенсационная.7 обмотки,В компенсационной половине алчикерасположен на неизменном расстояниикомпенсационный якорь 3, е рабочий якорь 254 установлен с возможностью перемещенияХ,Устройство работает следующим обрезом.Синусоидальное напряжение питания с Э 0выхода блока напряжения переменного то.ка, имеющего малое внутреннее сопротиеление, через резисторы 14, 13 поступает нерабочую 6 и компенсационную 7 обмоткудатчика 2, При перемещении рабочего яко- З 5ря 4, например, в сторону увеличения зезора Хр уменьшается индуктивность, а такжеиндуктивное и полное сопротивление рабочей обмотки 6 датчика. Тек кек блок питания1 имеет малое внутреннее сопротивление, фто при уменьшении полного сопротивленияобмотки 6 уменьшается амплитуда напряжения Ор(Х), снимаемого с точки соедине-ния резистора 13 с обмоткой 6, по закону,близкому к экспоненциальному. 45Между компенсационным напряжением О; снимаемым с точки соединения рези-.стора 14 и компенсационной обмотки 7, ирабочим напряжением Ор(Х), путем измене-.ния величины сопротивления резистора 13, 50устанавливают угол сдвига фаз уъ более Оо,но менее 10(в сторону опережения векторанапряжения Ор(Х) относительно вектора на"пряжения О). Напряжения Ор(Х) и О, изменяющиеся в функции перемещения Х, 55поступают соответственно на прямой и инверсный входы сумматора 8.На инверсном входе дифференциального усилителя-сумматора 8 производится инверсия напряжения Ор(Х) по фазе на 180 О, исдвиг фаз уЪ между напряжением Ок и инвертированным рабочим напряжением Ор(Х) определяется выражением180 о ро ф1Напряжения Ок и Ор(Х), сдвинутые пофазе на угол уЪ, геометрически суммируются на дифференциальном усилителе-сумма-.торе 8, с выхода которого снимаетсясуммарное напряжение 01 с изменяющейсяфазой уЪых, в функции перемещения Х.Таким образом, при изменении напряжения Ор(Х) в функции перемещения меняется величина и направление векторасуммарного напряжения , т,е. меняетсяугол уь,1,Одновременно с помощью фазосдвигающего блока 9 синусоидальное напряжениеО в точке соединения резистора 14 с обмоткой 7 сдвигают по фазе на угол 1 рв 1 =уЪ всторону опережения относительно векторанапряжения Ор(Х) путем изменения величины сопротивления резисторов 15, 18 блока9. Не выходе блока 9 формируется при этомсинусоидальный сигнал Ок, который черезмасштзбирующее звено 10 (элементы 19 -21) поступает не первый вход (Вх.1) сумматоре 11 (элементы 22 - 25), з не второй вход:(Вх,2) сумматора 11 поступает синусоидальный сигнал Ор(Х) с точки соединения резисторе 13 с обмоткой 6. Не сумматоре 11происходит геометрическое сложение синусоидельных сигналов Ок и Ор(Х). В реэуль-,тете не Вых.2 сумматора 11 Формируется:второе суммарное напряжение Од, векторкоторого поворачивается в противоположном направлении относительно поворотавектора напряжения Ц В результате одновременного поворота двух векторов суммарных сигналов О и Од В разныхнаправлениях разность фаэФйа = фьы 1 + фее 2 между ними изменяется с удвоенной скоростью. Посколькудиапазон изменения разности фаз между этимисигналами в 2 раза больше, устройство обладает повышенной в два раза чувствительностью преобразования по сравнению сустройством-прототипом, а следовательно иповышенной точностью измерения перемещений.Повышение линейности выходной характеристики устройства обеспечиваетсяпутем выбора необходимых углов сдвигафаэ уЪ д"фи между сигналами Ок и Ор (Х),О 1 и Орр (Х) с помощью резисторов 13, 14 ифазосдвигзющего блока 9, соответственно(путем изменения величины сопротивленияэлементов 15, 18) и изменением с помощьюмасштабирующего звена 10 и резисторов1816962 хред М Моргентал Корректор В.Гунько Ре Заказ 1717 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-ЗБ, Рэушская наб 4/б зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага 101 20, 21, соответственно амплитуды сигналов Ок 1 и Ок таким образом, что отношения сигналов - , и цт будут равны единиОХ 1 ОкОр к Ор кк)це в точке, соответствующей концу диапазона измерения. формула изобретенияУстройство для измерения перемещений, содержащее индуктивный датчик перемещения с компенсационной и рабочей обмотками, которые соединены между собой своими концами, блок питания переменного тока, подключенный к началам этих обмоток соответственно через первый и второй резисторы, и дифференциэльнцй усилитель, к прямому входу которого подключено начало компенсационной обмотки,а к инверсному входу - начало рабочей обмотки, отлич а ющееся тем, что,с целью повышения точности, оно снабжено соединенными последовательно фазосдвигаю щим блоком, масштабирующим звеном и сумматором, фазосдвигаюшрей блок выполнен в виде двух соединенных последовательно Я-С-цепей, масштабирующее звено выполнено по схеме неинвертирующего 10 усилителя, э сумматор - на основе операционного усилителя, вход фазосдвигающего блока подключен к точке соединения первого резистора с компенсационной обмоткой, второй вход сумматора подключен к точке 15 соединения второго резистора с рабочей обмоткой, э Выходом устройства яВляются Выходы дифференциального усилителя исумматора.