Устройство для измерения перемещений

9169 19) ( 11 5)5 О 01 В 7/ОО ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛ ЬСТВ К АВТ 21) 47600 д" 28(71) Институт металлСССР ии им,50-летИЗМЕРЕНИЯ П измеритель- риборостроевтоматически дефференциователем пело) шка их ОСНОВ выхода положен писцем. а прибором полнительи) выпрямпо схемоста ообрава друе или имеют сть изхнаих именеяют эффек ых измере- гистрации весных мос- резистивнощью которых о уравнове, корпектитов ем ОСУ ши налоговогитания; ОСУДАРСТВЕНОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО С СРОСПАТЕНТ СС "Р),Е,1 .".ковец, У Г,Кекуа, М.О.ПагаваМ.Гвичия Изобретение относится кной технике, в частности к инию, и представляет собой ауравновешивающийся мост сальным индуктивнь 1 м преобразремещений (ДИП П),Известны измерительные цепиме неравновесного измерительногопеременного тока, два плеча которогзованы двумя половинами ДИПП. Дгих плеча могут иметь активныкомплексные сопротивления Ониряд недостатков, снижающих точномерений на устройствах, выполненныоснове, или сужающих область их прНИя. ЭТО, В чаСТНОСти:1, зависимость амплитуды асигнала выхода от напряжения и(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений, Цель изобретения - повышение точности и автоматизации измерений перемещения, Устройство является мостовой схемой переменного тока с автоматическим уравновешиванием. Новым является использование дифференциального индуктивного первичного преобразователя в уравновешенном автоматическом мосте. полученном путем преобразования неуравновешенного моста в уравновешенный введением дополнительных элементов, что обеспечивает практически полное уравновешивание по модул аргументу во всем диапазоне измеряем перемещений. 2 ил 2) нелинейность (как праввыходного прибора устройств на3) наличие фазового сдвигзависимость его величины отсердечника ДИПП;4) проблемы стыковки с самтакже с магнитоэлектрическимпостоянного тока, решением доными фазочувствительными и (иляющими устройствами.Поэтому эти цепи не позволтивно использовать их для точнний и автоматической реперемещений,Измерительные цепи неравноснабжены дополнительнымикостными элементами, с помоществляется предварительнвание по двум составляющимруя тем самым неи дентичность половинреально изготовленнгч о преобразователя.Цепи предварительного уравновешивания неравновесного моста выполненытаким образом, что не шунтируют преобраэователь, сохраняя его высокую чувствительность. однако и этой схеме присущи всевышеперечисленные недостатки неравновесных мостов.Целью изобретения является повышение точностиъ автоматизация процесса непрерывных измерений с ДИПП,Для достижения цели известная схемавключения ДИПП в. неравновесный мостпреобразована в равновесный мост переменного тока, 50 Гц, с автоматическим уравновешиванием. Элементы новой схемы -это ДИПП (6 и 7), плечи сравнения 1 и 2,(резисторы В 1=-Вг-Я), реохорд Вр со скользящим контактом 5, включенный параллельно 20датчику, и ВС=цепочка (элементы 3 Вз и 4 С)из параллельно соединенных емкости С исопротивления Вз, включенная между подвижным контактом реохорда и точкой соединения сравнительных плеч моста, а 25также фаэочувствительный усилитель 8 среверсивным двигателем 9, кинематически связанный с подвижным контактом реохорда и стрелкой-указателем шкалы,Новая схема для данного конкретного ДИППа с определенным значением комплексного сопротивления его половин обеспечиваетавтоматическое полное уравновешиваниепо активной и реактивной составляющимв трех точках диапазона измерений - начальной, точке середины и конечной изменением соотношения двух активныхсопротивлений - частей одного реохордапутем перемещения одного скользящегоего контакта, Во всех промежуточных точках достигается практически полное уравновешивание, при этом ВрВ,В процессе работы устройства по мересмещения ферритового сердечника ДИППвозрастает индуктивное сопротивление одного плеча ДИПП и соответственно на ту жевеличину уменьшается индуктивное сопротивление другого. Возникающий небаланскомпенсируется, нейтрализуется введением в соответствующее плечо сравнения емкостной составляющей с помощьюавтоматического перемещения реверсивным мотором подвижного контакта реохорда. При этом по мере приближения кположению равновесия не меняются фаза 55сигнала и на входе усилителя 8(типа УЭ)не наблюдается квадратурной составляющей, что обеспечивает сохранность высокойчувствительности его во всем диапазоне измерений. ЯС-цепочка (элементы 3 и 4) присоответствующем выборе ее параметров легко обеспечивает переход работы устройства на новый (расширенный или суженный) диапазон регистрируемых перемещений,В результате приведенного ниже расчета получены аналитические зависимости для введения в схему элементов 3 и 4, составляющих параллельную ВС-цепочку. Эквивалентная схема для одной из крайних точек диапазона измерения, когда ВС-цепочка шунтирует соответствующее плечо сравнения, будет выглядеть как на фиг.2, где Ег - комплексное сопротивление, образованное соединенными в параллель Вг, Яз иС,Отсюда - . + +1 1Ег Яг Вз Хс,где Хс=1/) в С,а Я 1=Я 2=В (по условию),Итак1 122 в 2+вг г) 2) ения(1) и(2), Сравнивая почаходим но выра1.о Ь) о - Л)Ь. 8 результате перемещения сердечника ДИПП в крайнее положение диапазона измерения, соответствующее крайнему положению скользящего контакта реохорда Яр, индуктивность одного плеча датчика уменьшилась на Ьи стала равна Г= о- Ь , где Ьо - начальная индуктивность каждой половины ДИПП, а другого плеча увеличилась на Ь и стала равнойо+ Ь=Г 2 Ь 1.,Т,о имеем 74=г+) в 1 , Ез=г+)в Г+)2 в Ы, где г - активное сопротивление каждой из половин ДИПП,Из условия равновесия моста 227 з=Я 24 имеем2 гЛ г, Л 1С- -В средней точке диапазона при любых параметрах ВС-цепочки достигается полное уравновешивание, поскольку ДИПП не вносит сдвига фаз между напряжением питания и напряжениями на своих половинах, имеющих равные в средней точке комплексные сопротивления и падения напряжения и ток через ВС-цепочку в связи с этим не течет,Датчик выполнен высококачественным и поэтому для некоторой корректировки идентичности половин датчика по активной составляющей оказалось достаточным последовательно с соответствующей половиной датчика включить небольшое безреактивное сопротивление. Выравнивание индуктивных сопротивлений производилось коррекцией положения якоря, Качественное изготовление датчика, а также принятый способ предварительного уравновешивания, как не содержащий скользящих контактов, наиболее надежно соответствуют одной из составляющих поставленной цели - повышению точности измерений.Устройство для измерения перемещений, выполненное по предложенной измерительной цепи уравновешенного моста с ДИПП, принципиально нечувствительно к изменениям напряжения питания и имеет в связи с применением нулевого метода измерений, одним из которых является метод уравновешенного моста, более высокую гочнось В сражен.ниц с усройс кми лнэ , гичного назначения пп скмам н урлвнсцч шенных мостов в сходных условияэксплуатации, Оно эффективно работает н5 сколько лет в режиме автоматической реги страции перемещений в диапазоне 0-100 мкм и применено в дилатометре для.изуч- ния теплового расширения полупроводни. ковых материалов,10Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальный преобразователь, включенный в измери тельные плечи моста, два резистора, включенные в плечи сравнения моста, реохорд, включенный параллельно дифференциальному преобразователю, уравновешивающий конденсатор, соединенный с 20 подвижным контактом реохорда, и уравновешивающий резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации процесса измерения, оно снабжено последовательно соединенными 25 фазочувствительным усилителем и реверсивным двигателем, один вход фазочувствительного усилителя соединен с общей точкой плеч сравнения моста, второй вход - с общей точкой измерительных плеч моста, 30 уравновешивающий резистор и конденсатор соединены между собой параллельно и подключены между подвижным контактом реохорда и общей точкой плеч сравнения моста, а подвижный контакт реохорда меха ничгски связан с реверсивным двигателем,Составитель С. МаковецТехред М.Моргентал ктор 3. орректор З,Садко ов оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 146 Тираж Подписное ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5