Устройство для измерения перемещений и температуры

72) Авторы изобретения Скрипицын ванов Куйбышевский филиал Всесоюзного института по проектиро организации энергетического строительства "Оргэнергострой(7) Заявитед 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИ И ТЕМПЕРАТУРЫИзобретение относится к измерительной технике и может найти применение в при. борах и информационно измерительных сис. темах, предназначенных для совместных измерений линейных перемещений и температуры.Известно устройство для измерения на основе индуктивных преобразователей перем щений, в котором имеется блок формирования аддитивного теста 11,Недостатками устройства являются существенная конструктивная избыточность и вследствие этого - низкая надежность.Наиболее близким к изобретению по техни ческой сущности является комбинированное устройство для измерения перемещений и температуры, содержащее корпус, размещенные в нем; катушку индуктивности с отводом от половины витков, расположенный внутри нее подвижный сердечник, связываемый в процессе измерения с контролируе- мым объектом, термочувствительный элемент, подключенные к выводам катушки индуктивности и соединенные последовательно измерительный и вычислительный блоки и подключенный к ним блок управления. Помимо указанной катушки индуктивности с размещенным внутри нее подвижным сердечником имеются еще две дополнительные катушки индуктивности, подвижные сердечники которых установлены с заданным эталонным смещением относительно первого сердечника. Вы 0воды этих катушек присоединены ко входу измерительного блока через коммутатор. Термочувствительный элемент устройства выполнен в виде термочувствительных сердечников дополнительных катушек индуктивности, которые обладают коэффициентами линейногорасширения противоположного знака 21,Недостатками известного устройства являются малая точность, обусловленная возмож.ной неидентичностью измерительных катушек э 0 индуктивности, и низкая надежность, обуслов.ленная его конструктивной сложностью,Цель изобретения - повышение точностии надежности устройства.991141 х +х+е Укаэанная цель достигается тем, что уст.ройство для измерения перемещений и. тем.пературы снабжено блоком нагрева-охлажде.ния термочувствительного элемента, выпол.ненного в виде биметаллической пластины,которая расположена перпендикулярно к направлению перемещения сердечника, один конец пластины закреплен на корпусе, а другой шарнирно соединен с катушкой индуктивности, установленной с возможностью смещения в направлении перемещения сердечника, и расположен между двумя упорами, выполненными на корпусе.На чертеже показано конструктивное выпол.нение устройства для измерения перемещенийи температуры,Оно содержит катушку 1 индуктивности свыводами 2 - 4, причем вывод 3 являетсяотводом от половины ее витков. Подвижныйферромагнитный сердечник 5 расположен внутри катушки 1 индуктивности.В корпусе 6 выполнены левый упор 7 иправый упор 8, между которыми расположенсвободный конец биметаллической пластины 9,расположенной перпендикулярно к направлению перемещения Х сердечника 5, Противоположный конец биметаллической пластины9 закреплен жестко на корпусе 6, а другойсоединен шарнирно с подвижной в направлении Х катушкой 1 индуктивности. С биме.таллической пластиной 9 связан блок 10 еенагрева-охлаждения. К выводам 2 - 4 катушки 1 индуктивности подключен измеритель-.ный блок 11, а к его выходу - вычислительный блок 12. Блок 13 управления подключои к блоку 10 нагрева-охлаждения, измерительному блоку 11 и вычислительному блоку 12,Полный цикл работы устройства состоитиз шести последовательных тактов.В первом такте с помощью блока 13 управления ко входу измерительного блока 1подключаются выводы 2 и 3 катушки 1.Электрический сигнал й, на выходе измерительного блока 11 пропорционален величине где Хо - начальное положение сердечника5, симметричное относительно сек.ций катушки 1 индуктивности свыводами 2 и 3 и 3 - 4;Х - перемещение объекта измерения(не показан);- смещение катушки 1 индуктивности от начального положениябиметаллической пластины 9,когда она находится на левомупоре 7. 4Величина Е .г пРопоРциональна иэмеРЯеь температуре Т:Е,=с(т-т ), Ю где о - чувствительность биметаллическойпластины 9 по температуре;Т . - минимальная измеряемая темпераВ 1 Итура, соответствующая положениюпластины 9 на левом упоре 7.Во втором такте ко входу измерительногоблока 11 с помощью блока 13 управленияподключаются выводы 3 и 4 катушки 1.Электрический сигнал й на выходе измерительного блока пропорционален величгнеХ,-Х- ЕЗначения й, и й заносятся в памятьвычислительного блока 12, после чего с выхода блока 13 управления подается управляющий сигнал на блок 10 нагрева-охлаждения биметаллической пластины 9, обеспечивающий ее охлаждение до температурыТ Т,.Изгибаясь, биметаллическая пластина смещает катушку 1 индуктивности до упора 7.В этом положении катушки производятся, третий и четвертый такты измерения, в процессе которых ко входу измерительного блока 11 подключаются соответственно выводы2 - 3 и 3-4. Электрические сигналы йз и.йна выходе измерительного блока пропорциональны величинам (Хо+Х) и (Хо - Х),соответственно. Эти сигналы также заносятся в память вычислительного блока 12.По окончании четвертого такта блок 13управления включает блок +10 нагрева-охлаж 35дения, обеспечивающий нагрев биметалличесокой пластины 9 до температуры Т Ъ Тс.Изгибаясь в противоположном направлении,биметаллическая пластина смещает катушкуиндуктивности до упора 8, В этом положе 40ниц катушки 1 производятся пятый и шестой такты измерения, в процессе которыхко входу измерительного блока 11 поочередно подключаются выводы 2 - 3 и 3 - 4 этойкатушки. Электрические сигналы й, и й 6на выходе измерительного блока пропорциональны соответственно величинам: (Хо+ Х++ Л) и (Хо - Х - Ь), где Ь - расстояниемежду упорами, Эти сигналы также заносят.ся в память вычислительного блока 12,Реальная функция преобразования устройства аппроксимируется параболической зави.симостью. В результате, по окончании указанных шести тактов, измерения вычислительный блок 12 решает следующую систему уравнений:к=а(хо+х-е ) Ъх,фх С 2+сй =осх-х-е,) +ь(хо-х-е,2+с991141 6ный в нем катушку индуктивности с отво. дом от половины витков, расположенный внутри нее подвижный сердечник, связываемый в процессе измерения с контроли 11 уемым объектом, термочувствительный элемент, под. ключенные к выводам катушки индуктивности и соединенные последовательно изме. рительный и вычислительный блоки и подключенный к ним блок управления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения, точности и надежности, оно снабжено блоком нагрева-охлаждения термочувствительного элемента, выполненного в виде биметаллической. пластины, которая расположена перпендикулярно к направлению перемещения сердечника, один конец пластины закреплен на корпусе, а другой шарнирно соеди. нен с катушками индуктивности, установлен. ной с возможностью смещения в направлении перемещения сердечника, и расположену двумя упорами, выполненными на к се межд орпу информации,мание при эксперти Источник принятые во в", г, Ужгород, ул.Проектная, 4 5Ъ1 ч =О 1 Хо+М) ЬЬОХ)+Съ84 С 1 (Хо+Х+Ь) ИХМХЬ)Сйб = а(ХОХЬ) +ЫХо+Х+И+Съйь. о(ь-х- ь) +Ыхо- Х- ь) с При этом рассчитываются величины й, - йз;йз-й 4 йв - йа.По результатам 3 - 6 тактоввычисляется измеряемое перемещение х: 0 Х-4 дФй 5 йб) (йЪй 4) Значение Т определяется с учетом формулы (1) по результатам 1 - 6 тактов:33 (Й 1-ЙНЙь-й 4)),(, тпии Значения постоянных Ь, а, Ти хранятсяв ячейках памяти вычислительного блока 12,Таким образом, в предлагаемом устройстве 20. с помощью одного измерительного каналаобеспечивается измерение как перемещений,так и температурьг. Как видно из выражений(2) и (3), на результаты измерения этихпараметров не влияют нестабильные козффициенты реальной функции преобразования чстройства, что обеспечивает его высокую точность, упрощение конструкции устройстваи повышает его надежность,Формула изобретения З 0Устройство для измерения перемещений итемпературы, содержащее корпус, размещенидетельство СССР У 4620611980,идетельство СССР по заявкл. 6 01 В 7/00, 1980