Устройство для измерения линейных перемещений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 03.0981 (21) 3334347/18-28 6 01 В 7/02 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытийДата опубликования описания 150383(71) Заявитель нститут черной ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕИЕЩЕНИЙ(54) УСТРОЙС 1 Изобретение относится к измерительнойтехнике .и может быть .исполь- ч зовано для различных измерений с.по- з мощью. диФФеренциальных датчиков. . 5 тИзвестно устройство для измерения . э линейных перемещений, содержащее . уп диФФеренциальный индуктивйый датчик,. и схему измерения, коммутатор, блок .с памяти, блок деления 1 Ц . О мНедостатками устройства являются О низкая производительность измерений т и ограниченная точность. кНаиболее близким техническим реше- и нием к предлагаемому является устрой- с .ство для измерения линейных перемеще р ний, содержащее диФФеренциальный ин- ,т дуктивный преобразователь, две изме- х рительные схемы, .подключенные к со- и ответствующим обмоткам диФФеренциаль- и ного индуктивного преобразователя, в сумматор, один из входов которого р соединен с выходом первой измеритель- г ной схемы 2. пИзвестное устройство характеризу- д яневысокой точностью и помехоус-25 сивостью измерения. н етс,.тойч Целью:изобретения является повышение точности и помехоустойчивости измерений, ЗО Поставленная цель достигается тем., то устройство снабжено многовходоьаа суиииатором-интегратором, компараором, четырьмя ключами, задатчиком талонного интервала времени, блоком равления, вентилем и счетчиком имульсов, выход второй измерительной хемы подключен к другому входу суматора, выход которого соединен с дним из входов многовходового суммаора"интегратора, другие два входа оторого соответственно через первыйвторой, ключи подключены к выкодм оответственно первой и второй изме- ительных .схем, выход первой измери" елькой схемй через третий ключ, зы" од второй измерительной схемы через оследовательно соединенные инвертор четвертый ключ связаны с одним из ходов компаратора, другой вход котоого соединен с выходом многовходовоо сумматора-интегратора, выход комаратора соединен с управляющими вхоами всех ключей и с входом цепй остоящей из последовательно соеди" енных веьтиля, задатчика зталонного интервала времени, блока управления, счетчика, второй выход вентиля связан со вторьзе входом счетчика, первый и четвертый ключи выполнены оодним типом проводимости, второй и третий - с другим.На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.устройство содержит дифференциаль ный индуктивный преобразователь 1 с катушками Ь и Ь , включенными последовательно й встречно, измерительные схемы 2 и 3, включенные в цепи кату" шек, ключи 4 и 5, подключенные вхо дами к первой измерительной схеме, сумматор 6, сумматор-интегратор 7, связанный с сумматором 6, последовательно соединенные компаратор 8, вентиль 9, задатчик 10 эталонного интервала времени, блок 11 управления, инвертор 12, подключенный к выходу второй измерительной схемы, ключи 13 и 14, счетчик 15, подключенный к вы" ходу вентиля 9 и блока 11 управления,20 блок 16 индикации. Устройство работает следующийобразом.При нейгральном положении подвижного сердечника (фиг. 1) преобразователя 1 токи, протекающие в катушкахЬ 1 и Ьравны. Сигналы, измеряемыесхемами 2 и 3, пропорциональны значению У бхо,где а - коэффициент, оп,ределяемый физическими свойствамипреобразователя 1, При перемещениисердечника преобразователя на величину х в сторону катушки Ь 1 сигнал на,выходе измерительной схемы 2 пропорционален выражению у =д (хо+х), на1выходе измерительной схемы 3 - выра"жению у 2=д (хо-х). При сигнале с выхода компаратора 8, обеспечивающемоткрывание ключей 5, 14 и закрыванир 40ключей 4 и 13, на входе е компарато- .ра 8 поступает напряжение - а(хо-х)с выхода инвертора 12, на вход амноговходового сумматора-интегратора7 поступает сигнал а(хо+х)на вход 4в сигнал, получаемый с выхода сумматора 6 и определяемый какЧ д (х +х) + 6 (х,-х)1.К , (1)где Кс - коэффициент передачи сумматора 6. 50При К - Ч = ех1С 2 ф с 0При этом сигнал на выходе многовходового сумматора-интегратора 7 обеспечи,вает такое направление интегрирования величины Ч е (хо+х) и в течение такого интервала времени, покане будет выполнено равенство1й (х +х) -- ,. -бх +а (х +х) )Й 1=о г О 0Ф (х,-х), о(2)где Т 1 - время разряда емкости интегратора 7,ь - постоянная интегратора 7. , 65 На временной диаграмме (фиг.2) этомупроцессу соответствует участок прямой ВС (- 7-дх +а (хо+х с 11).В момент сравнения в точке С происходит срабатывание компаратора 8в результате чего изменяется состояние ключей 4,13 и 5, 14 на противоположное (ключи 4 и 13 открываются,а 5 и 14 закрываются). Вследствиечего изменяется направление интегрирования интегратора 7. Происходитувеличение напряжения с выхода интегратора 7 до тех пор, пока оно нестанет равным +д (ха+х). При этомвыполняется равенствоТд(х -х)- - -дх +д (х -х) .йо г о о= а(хо-х), о (3)где Т - Т = Т 2 - время зарядаТ - период преобразования.Процессу заряда емкости интегратора7 на временной диаграмме (фиг.2) .со",ответствует .участок прямой СД7(фиг. 2) в точке Э происходитсрабатывание компаратора 8 и следовательно соответствующее изменениесостояния ключей и направления интегрирования на противоположные,Из выражений (2 и 3), принимая вовнимание, что Т 1Т 2Т2имеемследующее выражение для частоты преобразования1 Х(4)Т тхоПри подсчете за время ТЭ, задаваемое задатчиком 10 эталонного интервала времени, число импульсов О, подсчитанное в счетчике 15 ймпульсов, равно Т(5) где Тз - длительность эталонного интервала времени.Подставляя в выражение (5) значение Т из уравнения (4), получимВ: ТЪ.х(6) что и является результатом измерения, Перед начЗЗюм проведения. измерения с одного из.выходов блока 11 управ ления формируется команда, поступаю" щая на шину сброса счетчика 15 импульсов. Производится сброс предыдущего показания счетчика и подготовка к проведению следующего измерения. После этого по команде с другого выхода блока 11 управления задатчик 10 эталонного интервала времени формирует интервал времени Тз, в течение которого выходные импульсы компаратора 8 проходят через вентиль 9 насчетный вход счетчика 15, выход которого соединен с блоком цифровой индикацииИз анализа выражения (6) видно, что на точность измерения не оказы" вает влияния параметр в, который определяется физическими свойствами преобразователя и является случайной величиной, подверженной влиянию различных факторов - изменениям температуры, старению элементов конструкции устройства и т.д.Кроме того, в устройстве обеспечивается линейная зависимость частоты преобразования и следовательно числа импульсов от изменения линей ного перемещения а также такие источники погрешности как дрейф нуля интегратора, нестабильность порога срабатывания компаратора не вносят погрешности в измерение. 20Выбирая интервал усреднения Тз равным или кратным периоду напряжения питающей сети, можно значительно ослабить влияние сетевой помехи.25формула изобретенияУстройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальЗО ный индуктивный преобразователь,.две, измерительные схемы, .подключенные к соответствующим обмотк.м дифференциального индуктивного преьбразователя, сумматор, один из.входовкоторогоЗ 5 соединен с выходом первой измерительной схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерений, оноснабжено многовходовым сумматором-интегратором, компаратором, четырьмяключами, задатчиком эталонного интервала времени, блоком управления, вентилем н счетчикой импульсов, выходвторой измерительной схемы подключенк другому входу суМматора, выход которого соединен с одним из входовмноговходового сумматора-интегратора,другие два входа которого .соответственно через первый и второй ключиподключены к выходам первой и второйизмерительных схем соответственно,выход первой измерительной схемы черезтретий ключ, выход второй измерительной схемы через последовательно соединенные инвертор и четвертый ключ свя"заны с одним иэ входов компаратора,другой вход которого соединен с выхо"дом многовходового сумматора-интегратора, выход компаратора соединен с уп-,равляющими входами всех ключей и свходом цепи, состоящей иэ последовательно соединенных вентиля,задатчикаэталонного интервала времени, блокауправления, счетчика, второй выход,вентиля связан со вторьм входом счетчика, первый и четвертый ключи выполнены с одним типом проводимости,второй и третий - с другим. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 386233, кл. 6 01 В 7/02, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР 9 697800, кл. С 01 В 7/02, 1979 (про тотип).1004746 оставитель О. Петраковскийехред Ж.Кадтелевич. Корре дактор Н. Горват роль аз 1850 49 1130 атент, г, ужгород, ул, Проектная,лиа Тираж 600 ИИПИ Государствен по делам иэобретеМосква, 3-35, Р Подписноеого комитета .СССРий и открытийушская на 6 д, 4/5