Емкостный трансформаторный мост для измерения перемещений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 70668(51)М. Кд,6 01 В 7/00 3 Ъоударотвеиный комитет СССР до делам изобретений и открытий(088,8) Дата опубликования описания 30.12.79 А, И, Новик.и М. Н, Сурду(72) Авторы изобретения Институт электродинамики Академии Наук Украинской ССР(54) ЕМКОСТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть применено для измерения линейных или угловых перемещений.Известны устройства для измерения перемейений при помощи дифференциального ем.костного преобразователя, включенного в мо.стовую измерительную цель с компараторомтоков (1Недостаток известного устройства заключается в большой погрешности измерения, обусловленной влиянием нестабильности электрических и геометрических характеристик зазорана результат измерения,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостный трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения,компаратор токов с дифференциальными об.мотками, имеющими общую точку, и указа.тельной обмоткой, дифференциальный емкостной преобразователь с потенциальным электро-.дом, подключенным к вторичной обмотке трап.сформатора напряжения, и секционированнымтоковым электродом, подключенным к диффе ренциальным обмоткам компаратора токов,а также детектор равновесия, вход которогоподключен к указательной обмотке компаратора токов 12,Недостатком известного устройства являет 5ся наличие значительных импульсных помехпри работе коммутатора витков регулируемойобмотки, вызывающих длительные переходныепроцессы в избирательном усилителе детектсра10равновесия, что ограничивает быстродействиеустройства,С целью повышения быстродействия в предлагаемом емкостном трансформаторном мостедля измерения перемещений компаратор токовснабжен дополнительной обмоткой, а устройство снабжено преобразователем ток - напряжение, вход которого подключен к общей точкедифференциальньи обмоток компаратора токов,дополнительным трансформатором напряженияс регулируемой вторичной обмоткой, первич.ная обмотка которого подключена к выходупреобразователя ток - напряжение, образцовоймерой, включенной между дополнительной об.моткой компаратора токов и регулируемой вто. нулевыми выходными сопротивлениями, то всоответствии с законом Ома коммутационный ток, проходя по указанным сопротивлениям, вызывает нулевые приращения напряжения. Зто означает, что в таком идеальном случае коммутационные помехи в предлагаемом устройстве вообще отсутствуют. Реально выходные сопротив.пения трансформатора 16 напряжения и преобразователя 14 ток - напряжение составляют.1 - 2 ом.Учитываячто рабочее напряжение на выходе преобразователя 14 составляет, как правило, 5 - 10 В, относительный уровень коммутационной 15 помехи оценивается величиной порядка 1 - 2 ХК 10 з. Коммутационные помехи такого уровняйрактически совершенно не влияют на работу устройства, Зто позволяет повысить его быст родействие до предельйо возможной величины, 20 3 7ричной обмоткой дополнительного трансформатора.На чертеже приведена принципиальная схема моста,Он содержит трансформатор 1 напряженияс вторичной обмоткой 2 дифференциальныйемкостной преобразователь 3 с потенциальнымэлектродом 4 и токовым электродом 5, разде"ленным на секции 6 и 7, компаратор 8 токовс двумя дифференциальными обмотками 9 и 10,дополнительной обмоткой 11 и указательнойобмоткой 12, детектор 13 равновесия, преобразователь 14 ток - напряжение, образцовую меру15 и дополнительный трансформатор 16 напряжения с регулируемой вторичной обмоткой 17,Устройство работает следующим образом.Напряжение с вторичной обмотки 2 трансформатора 1 напряжения подается на потенцильный электрод 4 и вызывает,появленйе то.ков, протекающих через секции 6 и 7 токовогоэлектрода 5, Указанные токи линейно связаныс измеряемым перемещением. Они-протекаютпо дифференциальным обмоткам 9 и 10 компа" ратора 8 токов, подключенным к секциям 6 и7 токового электрода 5. Зто приводит к появлению магнитного потока в сердечнике компа.ратора токов, а.следовательно, кпоявлению сиг нала неравновесия в указательной обмотке 12,подключенной к детектору 13 равновесия, Суммарный.ток дифференциальных обмоток 9 и 10подается на вход преобразователя 14 ток - напряжение.,Выходное напряжение преобразователя14; пропорциойальное суммарному току дифференциальных обмоток 9 и 10, поступает.натрансформатор 16 напряжения с регулируемойобмоткой 17, а затем - на образцовую меру15 и создает компенсирующий ток в дополнительной обмотке компаратора токов, Мост уравновешивается регулировкой. числа витков обмпки 17.Измеряемое перемещение пропорциональночислу витков регулируемой обмотки 17. Вместес тем результат измерения, как и в.устройстве -прототипе; не зависит от коэффициента пропор -циональности, являющегося функцией ширинызазора и диэлектрической проницаемости вещества в зазоре преобразователя. Последнее.обстоятельство позволяет обеспечить высокувточность измерения с помощью описываемого устройства,Коммутационные помехи, возникающие впредлагаемом устройстве, незначительны. Действительно; токи управления коммутатором проходят по обмотке 17 трансформатора 16 напряжения, который.,подключен к преобразователюток - напряжение с малымвыходным" сопротив-. Формула изобретения Емкостный трансформаторный мост для из 25 мерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения, компаратор токов с дифференциальйыми обмотками, имеющими общую точку, и указательной обмоткой, дифференциаль.ный емкостной.преобразователь с потенциаль 30 ным электродом, подключенным к вторичнойобмотке трансформатора напряжения, и секци.онированным токовым электродом, подключенным к дифференциальным обмоткам компаратора токов, а также детекторравновесия, вход35 которого подключен к указательной обмотке,компаратора токов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия,компаратор токов снабжен дополнительной обмоткой, а устройство снабжено лреобразовате 40лем ток - напряжение, вход которого подключен к общей точке дифференциальных обмотоккомпаратора токов, дополнительным трансфор.матором напряжения с регулируемой вторичнойобмоткой, первичная обмотка которого подклю 45 чена к выходу преобраэователй ток - напряжение,образцовой мерой, включенной между дополнительной обмоткой компаратора токов и регу.лируемой "вторичной обмоткой дополнительноготрансформатора50:Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР по заявкеМо 2134280/28, кл. 6 01 В 7/00, 1975,2, Авторское свидетельство СССР по заявкеИ. 2178294/18 - 28, кл. 6 01 В 7/00, 1975 (про.тотип),. 706681 з Гедактор О. Юркова Подписи Заказ 8205/34 Тираж 845 ЦНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб д. 4