Трансформаторный преобразователь перемещений

(505 6 01 В 700 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЪОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, Справочник./Подред, В,В.Клюева. - М.: Машиностроение,1986, с. 126 - 127.(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью расширениефункциональных возможностей трансформаторного преобразователя перемещений.который позволяет измерять перемещениене только в вертикальной, но также и вгоризонтальной плоскости, Преобразователь содержит три идентично выполненныеплоские дисковые катушки 1,2 и 3, каждаяиз которых состоит из размещенных сооснообмотки возбуждения и измерительной обмотки. Параллельно общей торцовой плоскости этих катушек установлен,5 О 1640525 А 1 прямоугольный экран, выполненный из не- магнитного электропроводного материала и установленный с воэможностью перемещения как в вертикальной плоскости в направлении изменения зазора между ним и торцовой плоскостью катушек. так и в горизонтальной плоскости в направлении изменения их площади перекрытия, Катушки 2 и 3 установлены со смещением на расстоянии Ь относительно катушки 1 и на расстоянии а одна относительно другой и края экрана в направлении контролируемого перемеще. ния в горизонтальной плоскости. Благодаря этому с помощью катушки 1 получают сигнал, зависящий от зазора между ним и этой катушкой, т.к. она постоянно перекрыта экраном и нечувствительна к его перемещению в горизонтальной плоскости, а с по мощью катушек 2 и 3 получают сигнал, не зависящий от зазора, т,е. перемещения в вертикальной плоскости, но линейно изменяющийся по амплитуде в зависимости от перемещения экрана в горизонтальной плоскости. 4 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано для измерения перемещений по двум координатам, например для измерения изменений зазора между двумя объектами, а также для измерения перемещений одного из объектов в плоскости зазора.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей трансформаторного преобразователя перемещений, предназначенного для измерения зазора между его торцовой плоскостью и поверхностью контролируемого электропроводного объекта, путем обеспечения измерения перемещений объекта также и в плоскости зазора, т.е, в плоскости, параллельной торцовой плоскости катушки преобразователя,На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема трансформаторного преобразователя перемещений; на фиг,2 - схема взаимного расположения катушек преобразователя; на фиг,З - схема расположения катушек относительно электропроводного экрана преобразователя; на фиг.4 - принципиальная электрическая схема обработки сигналов преобразователя,Преобразователь содержит три плоских дисковых катушки: основную 1 и дополнительные 2 и 3, которые состоят из идентично выполненных обмоток 4 - 6 возбуждения и измерительных обмоток 7-9. Центры дополнительных катушек 2 и 3 смещены относительно центра основной катушки 1 на расстояние Ь, превышающее 2,2 Я, где Я -радиус катушек 1-3. Центры дополнительных катушек 2 и 3 смещены также в направлении перемещения х одна относительно другой на расстояние а, равное 0,150,2)В, Параллельно торцовой плоскости катушек установлен подвижный прямоугольный экран 10, который при различных его положениях полностью перекрывает катушку 1,Катушка 2 выступает за край экрана 10 в его исходном положении в направлении перемещения х на расстояние а, в то время как катушка 3 в этом положении экрана 10 полностью закрыта и при перемещении, равном х, выступает на эту же величину за краи экрана 10, Обмотки 4-6 возбуждения соединены последовательно согласно, а измерительные обмотки 7 - 9 выводами 11 - 13 соединяются в звезду, средняя точка которой присоединяется к обшей точке заземления, Выводы 14 - 16 этих обмоток используются в качестве выходов преобразователя, подключаемых к блоку 17 обработки сигналов. Первичные обмотки 4-6 возбуждения присоединяются к источнику 18 питания переменного тока. Блок 17 обработки сигналов преобразователя содержит источник 19 опорного напряжения, подключенный к неинвертирующему входу операционного усилителя 20, на инвертирующий вход которого подается напряжение с зажима 21 блока, на котором формируется разностное напряжение Л Ч, пропорциональное разности напряжений, снимаемых с измерительных обмоток 8 и 9 дополнительных катушек 2 и 3. Содержащиеся в блоке 17 три преобразователя 22 - 24 напряжения подключены к выводам 14 - 16 измерительных обмоток преобразователя. С помощью трех блоков 25 - 27 вычитания и двух усилителей 28 и 29 с регулируемым коэффициентом К усиления обеспечивается сравнение напряжений, измеренных на обмотках 7-9 преобразователя, с опорным напряжением источника 19 и одного с другим. В результате на зажиме 30 блока обработки формируется сигнал Ч(у), пропорциональный величине зазора между торцовой плоскостью катушек и поверхностью экрана 10, преобразователя, а на зажиме 31 - сигнал К Ч(х), пропорциональный величине перемещения экрана параллельно торцовой.плоскости катушек преобразователя,Преобразователь работает следующим образом.Последовательно соединенные обмотки 4 - 6 возбуждения подключаются к источнику 18 питания переменного тока высокой частоты, При изменении зазора у между экраном 10 и плоскостью катушек 1-3 и перемещении х экрана 10 в плоскости зазора изменяются выходные напряжения на измерительных обмотках 7 - 9, По значению напряжения на выводе 14 измерительной обмотки 7 катушки 1 судят о значении зазора у, а по значениям напряжений на выводах 14 - 16 измерительных обмоток 7-9 катушек 1-3 судят о значении перемещения экрана 10 в плоскссти зазора по отношению к общей торцовой плоскости катушек 1-3, С обмоток 7-9 преобразователя напряжения поступают на преобразователи 22 - 24 напряжения соответственно, которые преобразуют напряжение к виду, удобному для дальнейшей обработки, Например, для обработки сигнала в аналоговом виде в качестве преобразователей напряжения могут использоваться блоки выделения огибающей, На выходе преобразователя 22 напряжения вырабатывается сигнал, пропорциональный зазору, который поступает на зажим 30, а также на инвертирующие входы блоков 25 и 26 вычитания, На неинвертирующий вход блока 25 вычитания поступает сигнал с выхода преобразователя 23 напряжения, а на неинвер1640525 40 тирующий вход блока 26 вычи гания - с выхода преобразователя 24 напряжения. Напряжение с выхода блока 25 вычитания, усиленное усилителем 28, поступает на неинвертирующий вход блока 27 вычитания, а 5 с выхода блока 26 вычитания напряжение, усиленное усилителем 29 с характеристиками, идентичными усилителю 28, поступает на инвертирующий вход блока 27 вычитания, В результате на выходе блока 27 вычитания 10 получают напряжение, пропорциональное разности напряжений дополнительных катушек 2 и 3, умноженное на коэффициент К усиления усилителей 28 и 29, Далее полученное напряжение поступает на инверти рующий вход операционного усилителя 20, где оно сравнивается с опорным напряжением источника 19 опорного напряжения, С выхода операционного усилителя 20 подается напряжение, управляющее величиной 20 коэффициента усиления усилителей 28 и 29. Благодаря указанной обратной связи обеспечивается получение стабильной линейной характеристики преобразования перемещений, происходящих в плоскости зазора, в 25 электрический сигнал. Поскольку центры дополнительных катушек 2 и 3 преобразователя находятся на расстоянии Ь2,2 Я относительно друг дру га, создаваемые этими катушками магнитные поля вихревых токов практически не оказывают влияния друг на другаВыбор эталонного смещения дополнительных катушек на расстояние а = 35 (0,15.0,2)Я ограничено сверху из соображений получения заданного диапазона измерения, равного (Я - а), и увеличением погрешности от нелинейности, возрастающей с увеличением а. Снизу значение а ограничивается уровнем шумов и наводок, Чтобы погрешность от шумов сказывалась минимально, необходимо. чтобы разность напряжений второй и третьей катушек намного превышала уровень шумов и наводок. Формула изобретения Трансформаторный преобразователь перемещений, содержащий плоскую дисковую катушку, состоящую иэ идентично выполненных и размещенных соосно обмотки возбуждения и измерительной обмотки, и установленный параллельно торцовой плоскости катушки с возможностью перемещения в направлении изменения зазора между ними плоский прямоугольный экран из электропроводного немагнит ного материала, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения перемещений также и в плоскости, параллельной торцовой плоскости катушки, он снабжен двумя дополнительными идентичными первой дисковыми катушками, установленными в той же плоскости, центры этих катушек расположены от центра первой катушки на расстоянии Ь2,2 Я, где Я - радиус катушки, одна из дополнительных катушек предназначена для установки со смещением относительно другой, а также относительно края экрана в направлении контролируемого перемещения на величину а =(0,150.2)Я, обмотки возбуждения всех катушек соединены согласно последовательно, а измерительные обмотки соединены в звезду.90 Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ва, Ж, Раушская наб., 4/5 1 роизводственно издатель)мбинат "Патен ород, ул. агарина, 1 каз 1012 Тираж В НИИПИ Государственного ко 113035, Мо