Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик О П И С А Н И Е (,ЬзьивИЗОБРЕТЕНИЯ б) Дополнительное к авт. свид.в 2) Заявлено 09.12.75 (21) 2198036/18501 В 7 с присоединением ваяв осудврстввннюи комитетСвввтв Минивтрав СССвв двлвм иавврвтвнийи открытий 3) Приоритет(43) Опубликовано 05,12.78.оюллетень %45 (45) Дата опубликования описания 15,12.78 53) К 531.717(71) Заявите тродинамцки АН Украинско нститу(5 )ДЛЯ НОЙ ТРАНСФОРМАТСРНЫЙ МОСМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ енной к входу каторной обмоткой сия, двумяками, подклюсилителя сигнала неравно стречно включенными обм го емкости Недостаток известтрансформаторного мтом, что он обладаетстью, обусловленной злебаниямн зазора межпреобразователя примешении,Целью изобретениние линейности преоти измерения,ючается вй погрещно начительными коду электродами их взаимном переоста закл большоя является повышебразования и точносИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловыхперемещений, расстояний, углов.Известны устройства для измерения перемешений, содержащие емкостной датчик-преобразователь 111 .Недостаток известных устройств заключается в низкой точности измерений, обусловленной нестабильностью зазора емкостного датчика.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения с регулируемой ,и нерегулируемой обмотками, диференциальный емкостной преобразователь перемещений с переменной активной плошадью электродов, имеющий один общий и два дифференциальных электрода, общий электрод которого подключен к одному концу нерегулируемой обмотки трансформатора напряжения, компаратор токов с инди ченными одними концами к дифференциальнь м электродам преобразователя, а другими - к второму концу нерегулируемойобмотки трансформатора напряжения(обшей точке), и дополнительной обмоткой, а также образцовую меру емкости,подключенную своими выводами к общейточке через дополнительную обмоткукомпаратора токов и регулируемую обмотку трансформатора напряжения .21., Поставленная цель достигается тем,что емкостной трансформаторный мостдля измер 8 епЕЯ перемещеееий снабжее 1расположенепем в зазоре диффереепеиального емкостного преобразователя экранирующим электродомподвижным относительно других элес;тродов и имеющимОкно, остальные электроды преобразователя жестко скреплены между собой,Кроме ТОГО эл 8 ктроды емкостнОГОпреобразователя могут быть выполненыиз идентичного и изотропного материала11 апример стекла 1 металллзированногоОНО- СТОРОНЫ аЯа чертеже передставлена принципиаленая схема емкостно 1 о трансформаторнотмосга для измерееп 1 я перемещеепЕЙ.Мост содерж 11 т т рансформатор е наееряКЕеепея с нерегулиру 8 мой 2 и регухеируемойОбмотками дифферищиальееый емкостО.;, ураразователГ ООЕцее 1 электро,Дом 5 и Дифферееп 1 иальееы ми электродами6 11 7 компаратор.8 токов с Встречноыеепз 1 ми Оомотками 9 и А О допол:".лзль 11 ое 1 11 и индикаторной 12 обмот.ка:,и образцовуЕО меру 13 емкости ид си 1 -ада ЕтсравеЕОВОсегт С(уН;.: Ей электрод Ь преобразователя подклю.=.: 11 нерегулируемой обмоте 2 трапс,. РЕато ос: на 11 рп 811 ия а диффер 8 нциальь 1 элеи"Ероды 6 и 7 - к Встр 8 чпо Вклк 18:-:В 1. обмоткам 9 и 10 компаратора8 токов. Индикаторная обмотка 12 компаратора 8 тока подключена к входу уси 33хп 1 Т 81111 . "х синала неравнОВесия, а Образновая мера 13 емкости включена междудонолепете 1 ье 1 ой 1 Обмоткой 11 компаратора8.токов и регулируемой обмоткой 3 трансформатора 1 иапряекеиия. В дифференциаль:-Ей емкостной преобразователь, введенподвижнои Относительно электродов 5 - 7экранирующий электрод 15. Б этом электроде вырезано окно 16 определеннойформы, расположенное над диффереещиальеЕыми электродаме 1 6 и 7. Площадь проекцЕи дифференциальных электродов 6 и 7на окно экранируЕощего электрода 15ОЕер"делят частичны 8 8 мкости деЕффе 28 нциального Омкостного преобразователя,Эти площади зависят от положения экра 59нирующегс электрода 15 по Оси измеряеМОГО перемещения и прйкти 18 схи не зависят от поперееееых пербмещее 1 ий упомянуТОГО зл 8 ктоода,И Мост работает следующим образом. Пусть экрапирующий электрод 15 находится в положении, когда его окно расположено симметрично относительно линии раздела электродов 6 и 7. И этом случае емкости, определяемые электродом 5 и электродами 6 и 7 равны. Поэтому равны токи, протекающие через эти емкости, и магепЕтные потоки, создаваемые встречно включенными обмотками 9 и 10 в сердечнике компаратора 8 токов. При этом, если число виткбв регулируемой обмотки 3 трансформатора напряжения равно нулю, то магнитный поток в сердечнике компаратора также равен нулю. Поэтому равен нулю сигнал неравновесия, наводимый в индикаторную обмотку. Мост находится в состоянии равновесия. Если экранирующий электрод сместится под действием измеряемого перемещения,то равенство дифференциальных емкостей преобразователя нарушится. В сердечнике компаратора токов;появится магнитный поток, возбуждающий сигнал неравновесия в индикаторной обмотке 12. Этот маг нитный поток компенсируется магнитным потоком, создаваемым током образцовой меры емкости. При этом в точке равновесия моста число витков регулируемой обмотки 3 трансформатора 1 напряжения пропорционально измеряемому перемещению.Дифференциальные емкости преобразователя определяются площадями проекций электродов 6 и 7 на окно 16 экранирующего электрода, Эти плошади не зависят от расстояния между электродами 6 и 7 и экранирующим электродом 15. Поэтому смещения экраиирующего электрода 15 перпендикулярно линии измеряемого перемещения не приводят к изменению емкостей преобразователя, Вместе с тем, расстояние между общим электродом 5 и дифференциальными электродами 6 и 7, определяющее Величину дифференциальных емкостей, не меняется в процессе измереепея, так как эти электроды жестко закреплены между собой. Это позволяет обеспечить высокую точность измерения перемещений Формула изобретения 1. Емкостной трансформаторный мост для измерее 1 ия перемещений содержащий трансформатор 11 апряжения с регулируемой и нерегулируемой обмотками, дифференциальный емкостпой преобразователь перемещеешй с переменной активной площадью электродов, имеющий один общий и два636468 Составитель А.Техред 3, Фанта ликов Коррект Мур Ввеселовская едакт Тираж 830 каз 6926/31БНИИП оенистров ССС Подписсвета М осударственного комитет по делам изобретени 035, Москва, )К, Раи откры нская на Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,дифференциальных электрода, общий электрод которого подключен к одному концу нерегулируемой обмотки трапсфоматора напряжеия, компаратор ко с индикаторной обмоткой, подключенной к входуусилителя сигнала неравновесия, двумя встречно включенными обмотками, подключенными одними концами к дифферен циальным электродам преобразователя, а другими - к второму концу нерегулируеф мой обмотки трансформатора напряжения (обшей точке), и дополнительной обмоткой, а также образцовую меру емкости, подключенную своими выводами к общей точке через дополнительную обмотку ком- ф1% паратора токов и регулируемую обмотку трансформатора напряжения, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения линейности преобразоващя и точности измерепй, он снабжен расположенным в зазоре дифференциального емкостного преобразователя экранирующим элект- родом подвижным относительно Остйль ных электродов и имеюппсм окно, а остальные электроды преобразователя жестко скреплены между собой.2, Мост по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что все электроды емкост- ного пгеобразователя выполнены из иден- тичного и изотропного материала (например, стекла), металлизированного с одной стороны,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:Е. Лцюковский В. А, Емкостные преобразователи геремещения, М.-Л., "Энергия, 1966,2, Заявка И 2178294/28,кл.01 В 7/00, 1975, по которойпрннято рещение о выдаче,авторскогосвидетельства.