Способ преобразования перемещения в фазу и дифференциально трансформаторный датчик для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСГ)УБЛИН 52 9) (11) В 7 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ щая нии заникомвторичвторой ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ФАЗУ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРМАТОРНЬ 1 И ДАТЧИК ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к контроль-.но-измерительной технике и может бытьиспользовано для измерения линейныхперемещений объектов. Цель изобретения - повышение точности способа преобразования перемещения в фазу и осуществляющего этот способ дифференциально-трансформаторного датчика перемещения с разделенными магнитнымицепями рабочей и компенсационнойчастей. Этот датчик содержит броневой ферромагнитный сердечник Ж-образного сечения, на центральном стержне которого размещены секционированные первичная и вторичная обмотки. Врабочей части сердечника датчика размещены первая секция первичной ипервая секция вторичной обмоток, ав компенсационной части сердечникадатчика размещены вторая секция первичной обмотки, соединенная с первойсекцией последовательно согласно ивторая н третья секции вторичной обмотки, соединенные с первой секциейвстречно в общей точке, образуя звезду. Параллельно второй и третьей секциям вторичной обмотки, размещеннымв компенсационной части датчика,подсоединены фаэосдвигающие контуры обеспечивающие поворот сигналов, возбуждаемых в этих секциях относительно сигнала в первой секции на углы Ч противоположного знака, лежащие в пределах 0 ( Ч180 . Сигналы со второй и третьей секций геометрически складываются с сигналом первой секции, а разность фаз результирующих суммарных сигналов регистрируется с помощью фаэометра. Для связи датчика с контролируемым объектом служ якорь, а для настройки датчика нд начальное значение служит замыкаю ферромагнитная пластина, размещенная у открытого конца компенсационной части сердечника. При увеличезора между якорем и сердечнапряжение на первой секции ной обмотки уменьшается, а наи третьей - увеличивается, что приводит к изменению разности фаэ между результирующими суммарными сигналами, Использование двух результирующих сигналов позволяет практически вдвое повысить чувствительность преобразования перемещения в фазу, а следовательно, и точность измерения перемещений. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.И 1 )01 с тс 11 це отцо(111(н к 1)цтр( л 1 - (го - измс рц Рельцой те: ц 11 кс и мо) ет Г)нт 1. исцль 1 оц,ц 1(1 для измерения линейных поремс щеций объектов,Цель изобретения - повышение точности лреобрдзоцдцня за счет увеличеция чувствите.пьцости.Нд фиг.1 представлена конструктивная схема дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, реализующего способ преобразования перемещения в фазу; на фиг.2 - электрическая схема датчика; на фиг.3 векторная диаграмма выходных сигналов.ДиФФеренциально-трансформаторный датчик с разделенными магнитными цепями рдбочей и компенсационной частей, обеспечивающий преобразование напряжения в фазу, содержит броневой ферромагнитный сердечник 1 Ж-образного сечения и установленный с воз - можностью перемещения ферромагнитный якорь 2, связываемый в процессе и 1 мерения с контролируемым объектом и размещенный у открытого конца рабочей части сердечника 1, Замыкающая ферромагнитная пластина 3 размещена у открытого конца компенсационной части сердечника 1, На центральном стержне сердечника в его рабочей и компенсационной частях размещены секции 4 и 5 первичной обмотки, секции 6 и 7 вторичной обмотки и дополнительная секция 8 вторичной обмотмотки размещенная в компенсационной части сердечника 1. Секции 4 и 5электрически соединены последовательно согласно, а секции 6-8 соединены в одной точке встречно, образуя звезду (фиг,2). Параллельно секциям 7 и 8 подключены фазосдвигающие контуры 9 и 1 О, выходы которых подключены к фаэометру 1. Фазосдвигающие контуры 9 и О могут быть выполнены в виде КС-цепей или фаэовраща - телей другого типа. Для обеспечения температурной компенсации число витков секций 6-8 целесообразно выбирать одинаковым.Способ преобразования перемещения в фазу осуществляют с помощью датчика следующим образом. При подключении первичной обмотки (секции 4 и 5) к источнику питания синусоцдального тока в секциях 6-8 вторичной обмотки возбуждаются напряжения Б 13 и Г соответственц ( 11 ом(11 Ц 1)1(1 (1(21(осдц 111)11П 111)с 1 с 111 у" р) )цнО ме)жду цд 11 р(1 ж(.)ц 11)1.1 ц Ь, 11 1, 11 и 11, устанавливаютслг(цгд Фа 1, (1 тличцые от О и 180" и5, рс Г 11 цОПОЛОжц 11 р ПО ЗНаКу, ДЛя ЧЕГОц( цордчивают векторы цдпряжеций 1)2и О, относительно Б, (фиг.З). Ндпряжецие Б 1 и Б , И, и Ь, суммируют, арезультирующие суммарные сигналы О Н , и Б подают цд фазометр 11, реГИСтРИРУЮЩИй РаЗНОСтЬ фа ЛсР МЕЖДУТними,Если например, в исходном положеции зазор между сердечником 1 и яко рем 2 минимальныйто с помощью замыкающей компенсационной пластины 3настраивают датчик по показаниям фазометра 11 на некоторое начальноезначение отсчета. При перемещении 20 контролируемого объекта и связанного с ним якоря 2 в направлении увеличения зазора обеспечивается модуляция напряжения на обмотках датчикав функции перемещения, а именно, наПряжЕНИЕ с 1, ВОЗбуждаЕМОЕ В СЕКИИИ6, уменьшается, а напряжение Б и2Ц в секциях 7 и 8 возрастает.Функция преобразования датчика может быть получена из выражений 30з пРсс=агсГд1- -+ соз Чс( РК 22Б 1 П Ч рк 2сР =агсГ 8 в ввг Б35 - -+ соз РБ РК 2где Р,с - фазы результирующихсуммарных сигналов Ьс 1 и 1) 2 относительно вектора напряжения И,Р, сРрк - фазы напряжений У иотносительно того же вектора напряжения 131.При изменении модулирований напряжений на секциях вторичной обмотки в функции перемещения изменяютсявеличина и фаза суммарных сигналовнапряжений с( ц с(., вследствие чегот 2изменяется разность фаз ЬР суммар-Еных сигналов, которая определяетсявыражением и является выходным сигналом данного датчиказ 1 п (Рок(агсг +Е о О- - + сов сРр(с 155яп сРР=2 Т = 2 агсГ.О- ) )- +сояИИ 17вследствие чего обеспечивается удвоение чувствительности датчика, ввиду чего повьппается точность преобразо 10 вания перемещения и фазуформула изобретенияСпособ преобразования перемещения в фазу, заключающийся в тм, что возбуждают сдвинутые по фазе первый и второй гармонический сигналы, по меньшей мере один сигнал модулируют по амплитуде в функции перемещения, 20 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, возбуждают третий гармоническго сигнал, два из возбужденных сигналов поворачивают относительно модулированного 25 сигнала на противоположно направлен) ные углы ср ) где О ) ( 180, и геометрически суммируют их с модулированным сигналом, а о перемещении судят по разности фаз суммарных сиг налов. Диффег)ега)-р.ф)рьа 1 рипй дачик с раздетеииыми ггг 1 - Ииепями его рабочей и ксмпси а - циосй частей для преобразования перееся в фазу) содержащии брсгего ферромагнитньй сердечник с центрагьным стержнем, установленный с вс)зможпостыл перемещения около открытого копа рабочей части сердечника, ферромаг нитный якорь, размещепьп у открытого конца компенсационной час - ти сердечник замыкающую ферромагнитную пластину и двухсекционгые первичную и вторичную обмотки, секции которых разепгень на центральном стержне сердечника в его рабочей и компенсационной частях и со)едигенъэлектрически последовательно сог ласио и последовательно встречно соответственно) о т л и ч а ю щ и й с я тем, гтодатчик снабжен дополнителг)гой секцией вторичной обмотки и двумя фазосдвигающими контурами, дополнительная секция размещена в компеисациогной части датчика и электрически псдсоединена к общей точке встречно соединенных секций вторичной обмотки, а фазосдвигающие контуры подключены параллельно секциям вторичной обмотки, размещеннъгм в компенсационной части.1252652 г.8 Л.Гуськоанич ставител хред М,хо Корректор Л.Пилипенко Редактор М,Блан аз 4615/43 одписно роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 Тираж 670 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш