Электромагнитный способ измерения перемещений объекта

Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Кл,6 01 В 7/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы ИЗОбрЕтЕНИЯ (0.С.Дмитриев, В,И.Католиков и В,А.Медников Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамениавиационный институт имени акад.С.,П.Ксроолева( 54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА 10 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для бесконтактного измерения перемещений металлических объектов или5 расстояний до них, например для измерения зазоров между вращающимися частями и корпусом тепловых или электрических машин.Известны бесконтактные способы измерения перемещений металлических объектов, основанные на индуктировании вихревых токов в объекте измерения, под действием которых изменяется в зависимости от расстояння влия-. .ние объекта на источник возбуждения, т,е. изменяются так называемые вносимые параметры: полное вносимое сопротивление и вносимая ЭДС 1).Однако этим способам присуща нелинейная зависимость между выходным параметром (вносимыми сопротивлением или ЭДС) и измеряемым перемещением. 25Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный способ измерения перемещений объекта, заключающийся в том, что возбуждают вихревые токи в .объекте, выделяют вносимое синусоидальное напряжение и выпрямляют его2), Далее преобразуют по определен"ному алгоритму среднее значениевыпрямленного вносимого напряжениясинусоидальной формы для получениялинейной зависимости этого напряже.ния в функции измеряемого перемещения.Недостатками этого способа является ограниченная точность и нлг"нейность, обусловленные необхоцимостью использования большого числаучастков аппроксимации заданнойфункциональной зависимости в про"цессе преобразования среднего значения выпрямленного вносимого нагояжения, а также нестабильностью аппрс"симированной зависимости из-эа нестабильности используемых в процессе преобразования нелинейных элементов, которая увеличивается при увеличении числа участков аппроксимации,Цель изобретения - повышение .очности и линейностй,Это достигается тем, что Формир;,:линейно изменяющееся напряжениетреугольной Формы с частотой, пре:"шающей вдвое частоту напряжени,1буждения, и с амплитудсй, рави й20 30 40 50 55 половине максимального вносимогосинусоидального напряжения, совмещают во времени моменты достижениямаксимумов треугольного напряженияи моменты прохождения через нульвыпрямленного вносимого синусоидального напряжения и Формируют Фронтыпрямоугольных импульсов в моментыравенства мгновенныХ значений треугольного и выпрямленного вносимогонапряжений, по длительности которыхсудят о величине перемещений.Кроме того, с целью исключениязависимости результата измеренийот колебаний напряжения возбуждения, амплитуду треугольного напря-"жения изменяют пропорциональноамплитуде напряжения возбуждения.На чертеже приведены временныедиаграммы напряжения возбуждения(а), линейно изменяющегося напряжения Б 1,треУгольной Формы (б), выпрямленное вносимое напряжение(в и в), импульсное прямоугольноенапряжение Ои (г и г),Сущность описываемого способазаключается в следующем,С помощью токовихревого преобразователя, питаемого напряжением Бвозбуждения основной частоты создают магнитное поле, под действиемкоторого в объекте измерения возбуждают вихревые токи. Возникающеена выходе преобразователя вносимоенапряжение ПВвыпрямляют и совмещаютво времени моменты прохождения этогонапряжения через нуль с моментамидостижения максимумов треугольногонапряжения 0 которое формируюттаким образом, чтобы его частотапревышала вдвое частоту напряжениявозбуждения, а амплитуда равняласьполовине максимального вносимогонапряжения, Сравнивая оба напряжения, Формируют фронты прямоугольныхимпульсов в моменты равенства этихнапряжений. Как показали экспериментальные исследования длительностьсформированных указанным образомимпульсов напряжения Б линейнозависит от расстояния между вихретоковым преобразователем и контролируемым объектом, Как видно из временных диаграмм (кривые г и г),увеличение измеряемого расстоянияприводит к соответствующему увели"чению длительности прямоугольныхимпульсов,Так как при изменении амплитудынапряжения возбуждения вихретоковогопреобразователя изменяется и амплитуда вносимого напряжения, т,е. выходного напряжения преобразователя,это изменение приводит к появлениюсоответствующей погрешности измерения. Для устранения этой погрешностиформируют треугольное напряжениетаким образом, чтобы его амплитудаизменялась пропорционально амплитуденапряжения возбуждения вихретокового преобразователя,Основная методическая погрешностьизмерения (отклонение от линейнойзависимости) по предлагаемому способу не превышает значения 1 2,5от ширины диапазона измерения.Операции предлагаемого способамогут быть достаточно просто реализованы с помощью стандартных элект,ронных блоков.Формула изобретения1, Электромагнитный способ измерения перемещений объекта, заключающийся в том, что возбуждают вихревые токи в объекте, выделяют вносимое синусоидальное напряжение и выпрямляют его,о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что,с целью повышения точности и линей-;,ности, формируют линейно изменяющееся напряжение треугольной формыс частотой, превышающей вдвое частртунапряжения возбуждения, и с амплитудой, равной половине максимальноговносимого синусоидального напряжения, совмещают во времени моментыдостижения максимумов треугольногонапряжения и моменты прохождениячерез нуль выпрямленного вносимогосинусоидального напряжения, Формируют. фронты прямоугольных импульсов,в моменты равенства мгновенных значе"ний треугольного и выпрямленноговносимого синусоидальногофиапряженийи по длительности импульсов судято величине перемещений.2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью исключения зависимости результата измерений от колебаний напряжения возбуждения, амплитуду треугольного напря"жения изменяют пропорционально амплитуде напряжения возбуждения,Источники информации,принятые во внимание при ,:экспертизе1. Соболев В.С. и Шкарлет Ю.М,Накладные и экранные датчики, Ново"сибирок, Наука, 1965, с,30-55.2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации к серийному прибору ВВН. Научно-производственноеобъединение Спектр, Запорожскийопытный завод (прототип) ..Скрыпниова дактор О.Юркова торЕ Папп Тираж 844ИПИ Государственного комитета Со делам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб.,Заказ 7375/33 Падпис 13 4/5 илиал ППП Патентфф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4