Антенный преобразователь перемещения в фазу

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 817243 5.Ы ОПИС Х АВтОРС НИЕ БРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Рм ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский институт физических измерений(56) Шляпошников Б.М, Антенный датчик вихревых токов, - Л.: Судостроение, 1971, с.132 - 139, рис.54.Авторское свидетельство СССР йг 1260664, кл. 6 01 В 7/00, 1984. (54) АНТЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ФАЗУ(57) Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может 1)5 Н 03 М 1/64,0 01 В 7/00 быть использ щения обьек сти преоб генератор 1 антенный да вигающий бл сумматор, фа сующий блок жащим ко индуктивнос полнительну За счет введ 12 выходные ся в разные с точности изм овано для измерения переметов. С целью повышения точнораэователя, содержащего синусоидального напряжения, тчик 2 вихревых токов, фазосдок 3, масштабирующий блок 4, зометр 7, в него введен согла, а датчик 2 выполнен содернденсатор 8, катушку 3 ти, резистор 10, якорь 11, дою катушку 12 индуктивности. ения дополнительной катушки напряжения датчика 2 меняютторонычто влечет увеличение ерения. 3 ил.Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения перемещений объектов.Изобретение направлено на повышение точности измерения,На фиг.1 приведена электрическая блок-схема антенного преобразователя перемещения в фазу; на фиг,2 - векторная диаграмма выходных сигналов антенного преобразователя перемещения в фазу; на фиг.З - зависимости, поясняющие повышение линейности выходной характеристики преобразователя перемещения.Антенный преобразователь перемещения в фазу содержит генератор синусоидального напряжения 1, антенный датчик вихревых токов 2, в который входят параллельный колебательный контур 1 1 - С сдобавочным сопротивлением Я, вторая катушка 5 10 15 20 индуктивности .2 индуктивно связанная с катушкой Н колебательного контура и рабочий якорь 8 (объект контроля), установленный с возможностью перемещения, фазосдвигающий блок 3, масштабирующее 25 звено 4, согласующее устройство Б, сумматор 6, регистрирующий прибор - фазометр 7.Преобразователь работает следующим образом. 30При подключении колебательного контура Е 1 - С антенного датчика 2 через последовательно соединенный с ним резистор В к генератору синусоидального напряжения 1 по катушке индуктивности1 колебатель ного контура, настроенного на частоту генератора 1, проходит переменный ток, создающий электромагнитное поле, излучаемое в пространство, под действием которого наводятся вихревые токи в 40 электропроводящем рабочем якоре (обьекте контроля) 8. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушку индуктивности 1 колебательного контура и в результате взаимодействия первоначаль ного электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности 1 и электромагнитного поля вихревых токов изменяются параметры колебательного контура .1-С, а, следовательно, изменяются и 50 выходные напряжения антенного датчика Од 1(х) и Од 2(х), которые изменяются в функции перемещения электропроводящего рабочего якоря по нелинейному закону близкому к экспоненциальному, 55С помощью фазосдвигающего блока 3 фазу синусоидального напряжения Од 1(х) смещают относительно синусоидального напряжения Од 2(х) на угол фо более 90, номенее 180 О, Напряжения Од 2(х) с выхода согласующего устройства 5 и Од 1(х) с выхода фазосдвигающего блока 3 через масштабирующее звено 4 поступают на входы сумматора 6. На сумматоре 6 происходит геометрическое Сложение сигналов ОД 1(х) и Од 2(х). С выхода сумматора снимается результирующий сигнал Орез(х) с изменяющейся фазой результирующего сигнала в функции перемещения рвых= Цх), Сигналы Оп с выхода генератора синусоидального напряжения 1 и Орез(х) с выхода сумматора 6 поступают соответственно нэ первый и второй входы регистрирующего приборафазометра 7, который регистрирует разность фаз увых между сигналами Орез(х) и Од.При перемещении контролируемого объекта и связанного с ним электропроводящего рабочего якоря 8 (в направлениях, указанных на фиг,1 стрелками) изменяется величина измеряемого перемещения Х, а следовательно, изменяется и величина напряжейий Од 1(х), снимаемого со свободного вывода катушки индуктивности2 и Од 2(х), снимаемого с точки соединения резистора й с колебательным контуром1 - С.Напряжения Од 1(х) и Од 2(х) связаны с перемещением Х зависимостью близкой к экспоненциальной, т.е. обеспечивается модуляция по амплитуде напряжений в функции перемещения Х.Функция преобразования антенного преобразователя перемещения в фазуопределяется выражением;ДЪых =ф 1 ф 2 = = агсщ соз фо + - Г Од 1 (х) Ц 2 х ) где Ъых - фаза результирующего суммарного сигнала Ореэ(х) относительно вектора напряжения Оп,фЬ - угол сдвига фаз между векторами напряжений Од 2(х) и Од 1(х).Изменение по амплитуде сигнала Од 1 (х) в функции перемещения, например, по возрастающему закону приводит к изменению сигнала Од 2(х) по убывающему закону.Из выражения (1) видно, что в результате одновременного изменения по амплитуде сигналов Од 1 (х) и ОД 2(х) в разных направлениях приращение фазы результирующего сигнала (р - рг) на единицу перемещения увеличивается, что приводит к увеличению чувствительности и точности измерения.Повышение точности измерения за сЪет повышения линейности выходной характеристики преобразователя перемещения достигается следующим образом.Путем подбора элементов фазовращающего блока 3 (представляющего собой фэзовращатель типа В - С или-В) устанавливается необходимый угол ф, между напряжениями Од 1 (х) и Одг(х), а равенство этих напряжений обеспечивается путем подбора элементов масштабирующего звена 4 (представляющего собой делитель напряжения или масштабирующий усилитель) в точке Хе диапазона измерения, где крутиз 01 хна зависимости = 1(х) минимальОг хна, при этом добиваются максимальной линейности выходной характеристики о= 1(х) (фиг.Зв), которая в 2-3 раза больше по сравнению с известным устройством,.Повышение точности измерения, вследствие уменьшения температурной погрешности в предлагаемом антенном преобразователе перемещения в фазу достигается за счет исключения влияния изменения величины напряжения генератора 1 (питающего преобразователь перемещения) при воздействии температуры или вследствие временной нестабильности его выходного напряжения. Это объясняется следующим образом.При изменении от воздействия температуры или вследствие временной нестабильности, например, напряжения Ол с. выхода генератора 1 синусоидального напряжения в сторону увеличения возрастэнт пропорционально и йапряжения Одг(х) и Од (х) с выходов согласующего устройства 5 и масштабирующего звена 4 соответственно; а отношение сигналовО 1 х, входящееОдг хв выражение (1) остается неизменным и фаза уЪ = 1(х) результирующего сигнала йа выходе сумматора 6 остается также неизменной, т,е, повышается точность измерения перемещений.Использование предлагаемого антен ного преобразователя перемещения в фазупозволит в 2 - 3 раза повысить линейность выходной характеристики и исключить влияние на точность измерения перемещений изменения величины напряжения питающе го генератора, а также увеличить чувствительность преобразования, т,е, повысить точность измерения перемещений. Формула изобретения15Антенный преобразователь перемещения в фазу, содержащий генератор синусоидального напряжения, выход которого соединенс входом антенного датчика вих ревых токов, фазосдвигающий блок, сумматор, выход которого соединен с одним входом фазометра, выход которого является выходом преобразователя, один вход сумматора через масштабирующий блок соеди нен с выходом фазосдвигающего блока, о тлича ющийся тем,что,сцельюповышения точности преобразователя, в него введены согласующий блок и дополнительная катушка индуктивности, антенный датчик 30 вихревых токов содержит параллельно соединенные конденсатор и катушку индуктивности, одна точка их соединения является входом датчика, а другая - его выходом и через резистор соединена с общей шиной, 35 дополнительная катушка индуктивностивключена параллельно катушке индуктивности датЧика, один вывод которой соединен с общей шиной, а другой - с входом фазосдвигающего блока, выход антенного датчи ка вихревых токов через согласующий блоксоединен с другим входом сумматора, выход генератора синусоидального напряжения - с другим входом фазометра.1817243УууРд 8 6еэ Гх/хр хСоставитель А.Акимо Редактор О.Стенина Техред М.Моргентал Корректор А.Обруча Заказ 1730 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 1