Способ градуировки индуктивного преобразователя перемещений

9) 1 51) 6 01 В 7/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ лосердин вого Красногинститут и проектировах устройств,37,ельные устройтрансформаторЛ., "Энергия",Х,юв0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 3624630/35-28(71) Московский ордена ТрудоЗнамени инженерно-физический(54) (57) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ИНДУКТИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащего обмотку и магнитопровод, заключающийся в том, что измеряют выходные сигналы преобразователя в зависимости от перемещения при питании его от источника переменного тока, по которым определяют характеристику преобразования, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности измерения, предварительно измеряют частотные характеристи. ки преобразователя при нескольких температурах в пределах заданного температурного диапазона,по которым определяют оптималь. ную частоту питания преобразователя, соответствующую области пересечения его частотных характеристик, и используют зту частоту для питания преобразователя.1153231Изобретение относится к контрольно. измерительной технике и может быть использовано в машино. или приборостроении, а такжев научных экспериментах по исследованию механических свойств материалов для измеренияперемещений и деформаций в широком диапа.зоне изменения температуры окружающейсреды,Известны способы градуировки индуктивныхпреобразователей перемещений, заключающиеся 10в том, что измеряют выходной сигнал преоб.разователя в зависимости от перемещения иопределяют статическую характеристику преоб.разователя. При этом преобразователь питаютпеременным током заданной частоты, котораявыбирается заранее, обычно, по максимально.му значению коэффициента преобразования измерительной системы и в процессе измеренияподдерживается постоянной 11,Для уменьшения температурной погрешности Опри таком способе градуировки необходимострого регламентировать температурный интервал градуировки и эксплуатации, которыйустанавливается в зависимости от необходимой точности измерений (ГОСТ 8.395-80)Основным недостатком данного способаявляется наличие значительной погрешностиизмерения при эксплуатации измерительнойсистемы в температурном режиме, отличающем.ся от температурного режима градуировки.Наиболее близким к изобретению является способ градуировки индуктивного преобразователя перемещений, содержащего обмотку и магнитопровод, заключающийся втом, что измеряют выходные сигналы преобразователя в зависимости от перемеще.ния при питании его от источника переменного тока и определяют характеристику пре.образования при нескольких температурах,выбранных заранее и делящих рабочий диапазон температур на несколько интервалов.Затем строят результирующий график, представляющий собой семейство градуировочныххарактеристик, представляющих зависимостьвыходного сигнала преобразователя от вели.чины перемещения при различных температурах, который используют в дальнейшемпри обработке результатов измерений в процессе эксплуатации преобразователя. Дляизмерений при температурах, лежащих внутривыбранных при градуировке интервалов, используется квадратичная экстраполяция 12.Недостатками этого способа являются егоограниченная точность и большая трудоем.кость.Цель изобретения - уменьшение темпера.турной погрешности измерения.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу градуировки индуктивного преобразователя перемещений, содержащегообмотку и магнитопровод, заключающемусяв том, что измеряют выходные сигналы преобразователя в зависимости от перемещенияпри питании его от источника переменноготока, по которым определяют характеристикупреобразования, предварительно измеряют частотные характеристики преобразователя принескольких температурах в пределах заданного температурного диапазона, по которымопределяют оптимальную частоту питанияпреобразователя, соответствующую областипересечения его частотных характеристик, ииспользуют эту частоту для питания преобразователя,На фиг. 1 представлены полученные экспериментально частотные характеристики диф.ференциального соленоидного преобразователя,снятые при 24, 115 и 250 С; на фиг. 2частотные характеристики индуктивного преобразователя с переменной площадью зазора,также полученные экспериментально для значений 25, 50 и 120 С, где по оси ординат от.ложено относительное значение Б выходногосигнала преобразователя, а по оси абсцисс -частота Е питания преобразователя; нафиг. 3 - характеристика преобразования соленоидного преобразователя, полученная при егооптимальной частоте питания 1, с 3 кГц исоответствующая диапазону температур 24 -250 С. Индуктивные преобразователи перемещения, имеющие различное конструктивное исполнение, но характеризующиеся такими общими конструктивными признаками, как наличие обмот. ки и нешихтованных участков магнитопровода, имеют частотные характеристики экстремального вида, В зависимости от свойств материала и конструкции магнитопровода, особенно его подвижной части, активного и индуктивного сопротивления обмоток, выбранных значений амплитуда питающего напряжения и индукции в магнитопроводе, температуры окружаю-. щей среды, а также ряда других .конструктив-. ных особенностей преобразователя изменяются величина и положение максимума частотных ха рактеристик преобразователя. При этом частотные характеристики, снятые при разных температурах, пересекаются между собой, определяя ту оптимальную частоту Е(фиг. 1 и 2), при которой изменение температуры практически не приводит к изменению коэффициента преобразования, благодаря чему на этой час. тоте, специфической для каждого типа индук. тивного преобразователя, обеспечивается умень. шение температурной погрешности измерений контролируемого параметра.Это обусловлено тем, что при изменении температуры в области низких частот преобладаюшее влияние на коэффициент преобразования преобразователя оказывает активная составляющая Р, полного сопротивления его обмотки, увеличение которой с ростом темпе. ратуры приводит к уменьшению добротности преобразователя, а следовательно, и к уменьшению его коэффициента преобразования. В области повышенных частот увеличивается роль активной составляющей Кс потерь в стали магнитопровода за счет увеличивающегося влияния вихревых токов. Вследствие этого с ростом температуры в области высоких частот (за максимумом его частотной характеристики) происходит некоторое увеличение коэффициента преобразования преобразователя вследствие преобладающего увеличения индуктивной составляющей 1 ы Ь полного сопротивления его обмотки и относительного уменьшения величины активной составляющей Р полного сопротивления преобразователя,акагде 22"зкв о фксОптимальная (с точки зрения снижения температурной погрешности) частота 1, ь, соответствующая области пересечения частотных характеристик, измеренных при различных темпе ратурах в заданном температурном диапазоне, может быть ниже или выше частоты, .соответствующей максимуму коэффициента преобразования. Однако некоторая потеря чувствительности компенсируется повышением точности и стабильности преобразования контролируемого параметра в широком температурном диапазоне. Частотная область, в которой находится оптимальная частота, зависит от конструкции преобразователя, его геомет. ческих размеров, числа витков и т,п, Необходимо только, чтобы материал магнитопровода был проводящим и имел такой же знак температурного коэффициента электросопротивления, как и обмотка, что обычно имеет место на практике. 53231Способ градуировки осуществляют следующим образом,Предварительно измеряют частотные характеристики градуируемого индуктивного преобразователя при некотором постоянном(фиксированном) перемещении его подвижной части при разных температурах окружающей среды в пределах рабочего температурного диапазона, По построенному семейству час.тотных характеристик определяют оптимальную частоту ,р питания данного индуктивного преобразователя,. соответствующуюобласти пересечения этих характеристик, идалее используют эту частоту для питания преобразователя прн измерении градуировочнойхарактеристики преобразователя. Для этогозадают ступенчатые перемещения подвижнойчасти индуктивного преобразователя перемещения и измеряют выходные сигналы на его 20обмотке, Прн этом температура окружающейсреды может быть любой в пределах заданного температурного диапазона. Оптимальнаячастота, определенная с помощью семействачастотных характеристик и использованнаяпри снятии градуировочной характеристикипреобразователя, в дальнейшем должна бытьиспользована в качестве рабочей частотыпитания преобразователя в процессе его эксплуатации; Экспериментальные данные (фиг.З)показали, что температурная погрешностьизмерения перемещений в диапазоне температур 25 - 300 С не превышает 0,6% по срав.нению с 5%, достигнутой при использованииизвестного способа, а трудоемкость градуи ровки и обработки результатов измеренийсущественно снижаются, так как градуиро.вочную характеристику снимают при какойлибо одной температуре внутри рабочего диапазона, а при последующих измерениях до палнительная обработка результатов (учеттемпературной погрешности в известном спосебе градуировки) не требуется.