Устройство для измерения линейных перемещений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советска Соцкалистическик РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 18.Х 11,197 О ( 16 О 1778/18-24)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 22.Ч 1,1973. Бюллетень28Дата опубликования описания З.Х.1973 08 с 9/04 М, К ттомитет ло делам зобретений и открыти ори Совете ткннистров СССР(088.8) В. Мореипо проектированиюОргэнергострой вторызобретени М берг, В. С. Гольдман и Куйбышевский филиал Всесоюзного институт организации энергетического строительства явител ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХЕРЕМЕЩЕН ИЙ ТРОЙ СТВО Устройство относится к системам автоматического контроля и регулирования,Известны устройства для измерения линейных перемещений, содержащие ферромагнитный якорь, помещенный внутри немагцитного цилиндра, на котором расположены контурная и вспомогательные обмотки, причем контурная обмотка расположена между вспомогательными обмотками, подключенные через конденсаторы и диоды к блоку управления и к задающему контуру генератора, выход которого через преобразователь и блок вычитания подсоединен к регистратору.Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем на одном конце немагнитного цилиндра установлены дополнительные контурная и вспомогательная обмотки, подключенные через конденсаторы и диоды к блоку управления и задающему контуру генератора.Такое выполнение позволяет повысить точность работы устройства за счет снижения погрешности, вызванной дрейфом нуля и нелинейностью характеристики,На чертеже показана блок-схема устройства.Она содержит; соленоидальный датчик 1 в виде немагнитного цилиндра, на котором расположены контурные 2 и 8 и вспомогательные 4, 5 и б обмотки, а внутри него размещен ферромагнитный якорь 7; конденсаторы 8; диоды 9 - 14; блок 15 управления; генератор 1 б с самовозбуждением; преобразователь 17 частотыв число импульсов; блок 18 вычитания и регистратор 19,Контурные 2 и 8 и вспомогательные 4, 5 и 65 обмотки подключены через конденсаторы 8 идиоды 9 - 14 к задающему контуру генератора1 б с самовозбуждецием.Устройство работает следующим образом.Индуктивность Е, датчика 1 цзмецяется под0 воздействием входного перемещения, смещаю.щего ферромагнитный якорь 7 относительнообмоток 2 - 5. Осуществляется преобразование1,= - срт 1 х). На выходе генератора получается:=ср, (1.). Некоторому т-му положецшо якоря5 соответствуют скпределенные значения ицдуктивности 1.;, частоты /; и числа импульсов Л,на выходе преобразователя 17, Обмотки 4 и2, 5 и 8, 2 и 5, 8 и б в случае отсутствия якоряидентичны, так как каждая из ццх состоит цз20 последовательно соединенных контурной ивспомогательной обмоток. В исходном положении, соответствующем среднему значению измеряемого перемещения х=хо, якорь датчиксимметрируется относительно обмоток 4 и 2,5 5 и 3.Таким образом, при переключении этих обмоток в задающем контуре частота генератора1 б не меняется, оставаясь равной /о. При отклонении входного перемещения от начально 0 го значения хо на величину х в ту илц иную388289 5 10 15 20 25 ЗО 40 45 50 55 60 сторону симметрия якоря относительно обмоток 4 и 2, 5 и 3 нарушается. Принимается заПОЛОжИТЕЛЬНОЕ НаПРаВЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ Хизмотносительно некоторой обмотки такое, прикотором якорь выдвигается из этой обмотки,вследствие чего индуктивность ее возрастает,а частота генератора падает,Характеристика ) (х) генератора с самовозбуждением при использовании индуктивныхдатчиков соленоидального типа с цилиндрическим ферритовым якорем может быть кусочноаппроксимирована зависимостями вида=ах+Ь,; 1= - ; =ахО+Ьх+схгде =1,2, , и,;а;, Ь с; - параметры функции преобразователя для 1-го участка аппроксимации;п - число участков аппроксимации.Кусочно-параболическая аппроксимация является наиболее точной и позволяет максимально использовать рабочий диапазон преобразователя.Нестабильность параметров а;, Ь;, с, при изменении внешних условий, в особенности температуры, а также от самопроизвольного временного дрейфа характеристик )первичных преобразователей - источник погрешностей устройства для измерения перемещений.Для устранения влияния вариации указанных параметров на точность устройства измерение проводят в два такта.В первом такте блок управления открываетдиод 11 (в исходном состоянии все диоды заперты), обеспечивая тем самым подключениек генератору 1 б вывода, общего для обмоток4 - 2 и 5 - 3. При открытом диоде 11 проводятдва последовательных измерения: сначала соткрытым диодом 9, затем с открытым диодом13. В первом случае в задающий контур генератора включаются обмотки 4 - 2, а во втором - обмотки 5 - 3. Частоты на выходе генератора равны соответственно 1 и О. В преобразователе они преобразуются в соответствующие числа импульсов У 1 и Л 1 При движениисердечника внутрь обмоток 5 - 3 имеемф - а 1(хОхиэм) + Ь 1(хО х ) + с;Л, = а (х, + хи)+ Ь, (х, + х,) + сЧисла импульсов Л 14 и У поступают в блок18, где вычитаются, а результат вычитания запоминается. Полученная разностьУ = У, - Л 1, = 4 а,хОхизм+ 2 Ь 1 хиэм = является результатом первого такта измерения и соответствует измерению входного перемещения дифференциальным индуктивно-частотным датчиком, состоящим из последовательно соединенных идентичных обмоток 4 - 2 и 5 - 3.Во втором такте блок управления открывает диод 12, обеспечивая тем самым подключение к генератору вь.вода, общего для обмоток 2 - 5 и 3 - б, При открытом диоде 12 проводят два последовательных измерения: сначала с открытым диодом 10, затем с открытым диодом 14. При этом в первом случае в контур генератора включаются обмотки 2 - 5, во втором - обмотки 3 - б.Такое переключение обмоток эквивалентно изменению в противоположных направлениях положения якоря относительно обмоток 4 2 и 5 - 3 на величину, соответствующую известному значению перемещения Л, равную длиные вспомогательной обмотки.Теперь частоты на выходе генератора равны соответственно О и 4. В блоке 17 они преобразуются в соответствующие числа импульсов д 3 И л 4.Л, = а, (х, - х,м + Л)+ Ь, (х, - хи,м + Л) + с 1 Ч, = а,(х, + хи, - Л) + Ь,(х,+хи,м - Л) + с, Числа импульсов Лз и У 4 поступают в блок 18, где вычитаются, а,результат вычитания запо. минается. Полученная разностьУ" =. У, - У, = 2 (хи - Л) (2 а,х, + Ь 4) является результатом второго такта измерения и соответствует измерению входного перемещения дифференциальным индуктивно-частотным датчиком, содержащим последовательно соединенные идентичные обмотки 2 - 5 и 3 - б.Решая совместно приведенные выражения, будем иметь Этот алгоритм реализуется блоком вычитания. Длина вспомогательных обмоток выбирается такой, чтобы точки 14 - 4 на характеристике 1 (х) находились в пределах 1-го участка аппроксимации. В этом случае параметры а Ь;, С; =- СОПЯ 1 из у Ч Я СТЕЕ 1 ХО+Хизм, ХО - Хизм. Результат измерения фиксируется регистратором.Конечный результат измерения не зависит от стабильности параметров а;, Ь;, с, функции преобразования. Точность измерения определяется только степенью идентичности обмоток, точностью величины Л и точностью аппроксимации рабочего участка характеристики преобразователя. Время измерения 1,м выбирается намного меньше периода изменения входного перемещения. Поэтому с достаточной степенью точности режим измерения можно счи- ТЯТЬ СТЯТИЧЕСКИМ, Т. Е.: Хидм = СОПЗ 1 И ЛТ= 1 иим Предмет изобретения Устройство для измерения линейных перемещений, содержагцее ферромагнитный якорь, помещенный внутри немагнит 1 ного цилиндра, на котором расположены контурная и вспомогательные обмотки, причем контурная об. мотка расположена между вспомогательными обмотками, подключенные через конденсаторы388289 Хц.Составитель В. Рыгалиихред А. Камышиикова Корректоры: Л, Царьковаи Л, Новожилова Грузова едак Заказ 2711,16 Изд.1707 Тираж 602 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС 1.Москва, 7 К, Раушская наб., д. 4/5 пография, пр. Сапунова, 2 и диоды к блоку управления и к задающему контуру генератора, выход которого через преобразователь и блок вычитания подключен к регистратору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства,в нем на одном конце немагнитного цилиндра установлены дополнительные контурная и вспомогательная обмотки, подключенные через конденсаторы и диоды к блоку управления и 5 задающему контуру генератора,