Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений

П И бЙФИ ОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Союз Советскнк Соцналнстнчкнк Респубпнк) ), Кл. аявлено 14.0575 (21) 2134280/1 0 аявки РЙ -присоедииени3) Приоритет Госуларственный комитс Совета Министров ССС по делам изобретений и открытий(43) Опубликовано 2509.78,Бнллетен 45) Дата опубл вания описания(71) Заявител Институт электродинамики краинской(54) ЕМКОСТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИпеРемещений ф Кроме того, емкостной трансформаторный мост снабжен образцовой мерой емкости, а дифференциальный трансФорматор тока снабжен дополнительной нерегулируемой обмоткой, один конец ф образцовой меры емкости соединен собшей точкой через дополнительную обмотку дифференциального трансформатоРа, а второй - через,регулируемую вторичну обмотку трансформатора напряжения. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений, расстояний, углов.Известны ус 1 ройства дня измеренияперемещений, содержащие емкостнойпреобразователь 11 .Недостаток известных устройствзаключается в низкой точности и узкомдиапазоне измерения,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является емкостной трансформаторный мост дляизмерения перемещений, содержащийтрансформатор напряжения, усилительсигнала неравновесия и дифференциальный емкостной преобразователь с переменной площадью пластин, две иэкоторых являются дифференциальными,а третья - общей ) 21.Недостаток известного емкостноготрансформаторного моста заключаетсяв низкой точности измерения, обусловленной неравномерностью электрического поля в зазоре между пластинамидифференциального преобразователя,Последнее вызвано тем, что все трипластины дифференциального преобразователя в известном устройстве находятся под разными потенциалами. Для улучшения линейности и повы"шения точности измерения перемещенийемкостной трансформаторный мост дляизмерения перемещений снабжен дифференциальным трансформатором (компаратором) тока, две встречные обмотки которого включены между соот"ветствующими дифференциальными плас"тинами емкостного преобразователя иодним из концов вторичной обмоткитрансформатора напряжения (общейточкой), другой конец вторичнойобмотки трансформатора напряжениясоединен с общей пластиной преобра зователя, а усилитель сигнала неравновесия соединен с указательной обмоткой дифференциального трансформатора тока.) 1 О 1 г На чертеже дана принципиальная .схема емкостного трансформаторного моста для измерения перемещений,Мост содержит трансформатор 1 напряжения с нерегулируемой 2 и регулируемой 3 вторичными обмотками, дифференциальный емкостной преобразователь 4 с общей 5 и дифференциальными 6 и 7 пластинами, подключенный общей пластиной 5 к одному концу нерегулируемой обмотки 2 трансФорматора 1 напряжения,дифференцнальный трансформатор 8 тока с обмотками 9-12, подключенный своими встречно включенными обмотками между соответствующими дифференциальными пластинами 6 и 7 преобразователя и вторым концом обмотки 2 трансформатора 1 напряжения (общей точкой), образцовую меру 13 емкости, подключенную своими двумя выводамИ к общей точке через обмотку 3 трансформатора напряжения, и обмотку 11 диф" ференциального трансформатора 8 тока , а также усилитель 14 сигнала неравновесия, ко входу которого подключена указательная обмотка 12.Устройство работает следующим образом.Если общая пластина 5 находится строго в среднем положении, емкости с общей пластины 5 на каждую из дифференциальных пластин 6 и -7 равны. Так как эти емкости находятся под равными потенциалами, равны и токи, протекающие через эти емкости. Протекая по обмоткам 9 и 10 дифференциального трансформатора 8 тока, эти токи создают два равных и противофаэных магнитных потока. В результате сигнал, наводимый в указательную обмотку 12, равен нулю и мост уравновешен при условии, что ток, протекающий через образцовую меру 13 емкости, ранен нулю, т.е. число витков регулируемой обмотки 3 трансформатора 1 напряжения равно нулю.При,смещении общей пластины 5 преобразователя 4 относительно средней линии между дифференциальными пластинами 6 и 7 возникает неравенство дифференциальных емкостей, а следовательно токов и магнитных потоков ди 4 ференциальных обмоток трансформатора 8 тока. дифференциальный магнитный поток в сердечнике при этомпропорционален измеряемому перемещению. Этот магнитный поток уравновешивается при помощи магнитного потока, возникающего при протекании тока образцовой меры 13 емкости через дополнительную обмотку 11 дифференциального трансформатора 8 тока, Измеряемое перемещение отсчитывается по равновесному значению числа витков регулируемой обмотки 3 трансформатора 1 напряжения.В точке равновесия моста магнитный поток в сердечнике дифференциального20 25 30 35 40 45 50 60 65 4трансформатора 8 тока н напряжение на всех его обмотках равно нулю. Поэтому дифференциальные пластины 6 и 7 преобразователя находятся под нулевым потенциалом, а общая - под потенциалом вторичной обмотки 2 трансформатора 1 напряжения. Последнее обстоятельство позволяет обеспечить в высокой степени однородное поле в зазоре преобразователя, и, тем самым, существенно повысить линейность и точность измерения перемещения.Экспериментальная проверка предложенного устройства для случая измерения угловых перемещений показала, что погрешность измерения перемещений может быть снижена до величины, меньшей десяти угловых секунд.Формула изобретения1, Емкостной трансформаторный мостдля измерения перемещений, содержащийтрансформатор напряжения, усилитеЛьсигнала неравновесия, дифференциальный емкостной преобразователь с переменной активной площадью пластин,,дне .из которых являются дифференциальными; третья - общей, о т л ич а ю, щ и й с я тем, что, с цельюулучшения линейности и повышения точности измерения, он снабжен дифференциальным трансформатором (компаратором) тока, две встречные обмоткикоторого включены между соответствующими дифференциальными пластинами емкостного преобразователя и однимконцом вторичной обмотки трансформатора напряжения (общей точкой), другой конец вторичной обмотки трансформатора напряжения соединенс общей пластиной преобразователя, аусилитель сигнала неравновесия соединен с указательной обмоткой дифференциального трансформатора тока.2. Емкостной трансформаторный мостдля измерения перемещений по п.1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоон снабжен образцовой мерой емкости,дифференциальный трансформатор токаснабжен дополнительной нерегулируемой обмоткой, трансформатор напряжения снабжен регулируемой вторичной обмоткой, один конец образцовоймеры емкости соединен с общей точкой через дополнительную обмоткудифференциального трансформаторатока, а второй-через регулируемуюобмотку трансформатора напряжения,Источники информации, принятыево внимание при экспертизе:1. Ацюковский В.А. фЕмкостныепреобразователи перемещения.М.-Л. Энергия, 1966,2.РСУ,)(оИенда 3 е. Сарас 6 че Юер 1 асещеи 1 1 мивдцье"б ай ЬЬ ассц"асуада ееоЬ 6 ои)ои яаГ от 5 сеи 16 сЗие 1 цееиЫ.(Хоийа 0 о 1 РЬубсв Е) 196 В.бее ее 2,Чо Ри где ) .625128Составитель В.Ляхов Редактор Т.Шагова Техред К, Гаврон Корректор С, Гарасиняк Заказ 5388/35 Тирам 872 Подписное ПНИИПИ Государственного комитета СОвета Министров СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП Патентфф, г.уагород, ул.Проектная,4