Трансформаторный датчик перемещений

,уд й фиак К ПЕ ится кехни емого изобретения - жности контроля функышение точности измеэлектри рного ддвижен стики.тчик со ряжения рый вхо ния эле тельно ведена формато раметров арактери рный да ного нап 2, в кото возбужде оследова атчика ия; на ржит увстт две риче- гласГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 855380, кл. 6 01 В 7(00, 1974.Авторское свидетельство СССРМ 1392339, кл. 6 01 В 7/00, 1984.(57) Трансформаторный датчик относобласти контрольно-измерительной Предлагаемое изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров (линейные перемещения, ускорение, давление) движения,Цель предлагаобеспечение возмоционирования и поврений датчика.На фиг, 1 приблок-схема трансдля измерения пафиг. 2 - выходные хТрансформатоисточник 1 переменвительный элементсекции 3 обмоткиски соединенные и ки и может быть использован для измерения перемещений. Целью предлагаемого изобретения является обеспечение контроля функционирования и повышение точности измерений, Поставленная цель достигается за счет введения в трансформаторный датчик первого и второго электронных коммутационных узлов, первого и второго узлов формирования управляющих сигналов узла дистанционного управления, источника управляющих сигналов, первого и второго согласующих устройств, измерительного канала и новых связей между узлами и блоками датчика. 2 ил,но, рабочую секцию 4 и компенсационную секцию 5 измерительной обмотки, сердечник 8, симметрирующую пластину 7, рабочий якорь (мембрану) 6, установленный с возможностью перемещения, первый 9 и второй 10 электронные коммутационные узлы; первый 11 и второй 12 узлы формирования управляющих сигналов, выполненные на эмиттерных повторителях А 1 и А 2 соответственно; узел дистанционного управления 13, выполненный, в виде коммутационного элемента Я 1; источник управляющих сигналов 14, выполненный в виде делителя напряжения на резисторах Й 1, й 2; первое 15 и второе 16 согласующие устройства. выполненные в виде делителей напряжения на резисторах Вз, й 4 и Я 5, Вг, соответственно; измерительный канал 17, содержащий усилитель переменного напря 1832177жения 18, двухполупериодный выпрямитель 19, фильтр низких частот 20.Узлы 11 и 12 формирования управляющих сигналов выполнены по схеме эмиттерного повторителя и обеспечивают формирование сигналов необходимого уровня для управления электронными коммутационными узлами 9 и 10 соответственно, а также выполняют функцию согласования между выходом источника уп; равляющих сигналов 14 и управляющими входами электронных коммутационных узлов.Согласующие узлы 15 и 16 выполнены в виде делителей напряжения на резисторах Вз, Й 4 и 85, Й 6 соответственно и обеспечивают согласование выхода чувствительного элемента 2 с входом измерительного . канала 17,ТрансФорматорный датчик работает следующим образом.Переменное напряжение Опп с выхода источника 1 переменного напряжения поступает на секции 3 обмотки возбуждения, в которых возбуждаются магнитные потоки, наводящие ЭДС в рабочей секции 4 и компенсационной секции 5 измерительной обмотки. При перемещении подвижного ферромагнитного рабочего якоря (мембраны) 6, в направлениях указанных на фиг. 1 стрелками, изменяется величина зазора др, в результате чего изменяется выходное напряжение в рабочей секции 4 измерительной обмотки в Функции перемещения рабочего якоря эа счет изменения взаимной индуктивной связи между секциями возбуждающей обмотки 3 и рабочей 4 измерительной обмотки.При измерении параметров движения в рабочем режиме узел 13 дистанционного управления находится в состоянии ".рабочий режим" (контакты коммутационного элемента Ь замкнуты), при котором нэ выходе источника 14 управляющих сигналов появляется выходнойсигнал в виде низкого уровня напряжения постоянного тока, ко. торый через узлы 11 и 12 Формирования управляющих сигналов поступает на управляющие входы первого и второго электронных коммутационных узлов.При этом открываются нижние ключи (Н. К.) электронных узлов 9 и 10 коммутации и разрываются цепи прохождения сигналов через верхние ключи (В. К.) электронных узлов 9 и 10 коммутации, э рабочая секция 4 и компенсационная секция 5 измерительной обмотки оказываются включенными между собой последовательно встречно (конец рабочей секции 4 и конец компенсационнойсекции 5 измерительной обмотки соединяются между собой через нижний ключ (Н. К,)электронного коммутационного узла 10).Напряжения Ор " с выхода рабочей5 секции 4 и Ок с выхода компенсационнойсекции измерительной обмотки геометрически вычитаются на секциях этих обмоток иразностное результирующее напряжениеО Ер М Ок -Ор. изменяющееся в функции движения рабочего якоря 6, через открытый нижний ключ (Н, К.) узла 9коммутации поступает на вход первого согласующего устройства 15,С выхода согласующего устройства 15напряжение О Е поступает на вход измерительного канала 17 и далее через усилитель 18 переменного напряжения,двухполупериодный выпрямитель 19 и20 фильтр 20 нижних частот поступает на еговыход, с выхода которого напряжение Овых,регистрируется стандартными измерительными приборами(вольтметры, самописцы идр),Работа измерительного канала 17 основана на усилении переменного напряженияОЕ усилителем напряжения 18 с последующим преобразованием его в пульсирующее напрйжение с помощью 30 354045 5055 двухполупериодного выпрямителя 19 и далее в напряжение постоянного тока с помощью фильтра низких частот 20.Контроль функционирования трансформаторногодатчика, например, перед или после установки на изделие или в процессе работы, когда измеряемый параметр (например, перемещение объекта контроля относительно рабочего торца чувствительного элемента) неизвестен, производят следующим образом.Узел 13 дистанционного управления устанавливается в состояние "Проверка функционирования" (контакты коммутационного элемента 31 разомкнуты), вследствие этогона выходе источника 14 управляющих сигналов появляется сигнал в виде высокого уровня напряжения, который через узлы 11 и 12 формирования управляющих сигналов поступает на управляющие входы первого 9 и второго 10 электронных коммутационных узлов. При этом открываются верхние ключи (8. К.) и разрывается цепь прохождения через нижние ключи (Н. К.) узлов 9, 10 коммутации, а секции рабочей 4 икомпенсационной 5 измерительной обмотки оказываются включенными между собой последовательно согласно (начало рабочей измерительной секции 4 и конец компенсационной 5 измерительной секции соединя 1832177ются между собой через верхний ключ электронного коммутационного узла 9).Напряжения Ор - с выхода секции 4 иО - с выхода секции 5 измерительной обмотки суммируются на секциях измерительной обмотки и суммарное результирующеенапряжение О Е 1 Ч О- + Ор - с концасекции 4 измерительной обмотки через открытый верхний ключ узла 10 коммутациипоступает на вход второго согласующего устройства, с выхода которого напряжениеО Е 1 Р поступает на вход измерительногоканала 17. На выходе измерительного канала формируется калибровочное напряжение Оалибр, величина которого в процессеизготовления (при настройке) датчика устанавливается равной значению выходногонапряжения Оц,д в конечной точке диапазона измерения в рабочем режиме, т. е.Окалибр.=Овых.д, и записывается вформуляре(паспорте) датчика,Таким образом, если при работе датчика в режиме "Контроль функционирования"на выходе измерительного канала 17 стандартным измерительным прибором регистрируется калибровочное напряжениеОалибр., которое . соответствует заранееизвестному калибровочному напряжению (сустановленными предельными допустимыми отклонениями от номинала), записанному в формуляре (паспорте) на датчик, то этосвидетельствует о исправном состояниидатчика.Вышеуказанное поясняется выходными характеристиками датчика (на фиг. 2 показано сплошными линиями).Повышение точности измерения достигается за счет того, что изменение масштабапреобразования измерительного канала 17,вследствие ухода его характеристик от вре Омени и других дестабилизирующих факторов, а также временной уход характеристикчувствительного элемента, может быть учтен определением реального масштаба преобразования следующим образом.Перед началом измерений датчик с помощью узла дистанционного управления 13устанавливается в режим "Проверка функционирования", При этом на выходе измерительного канала датчика появляетсянапряжение Оалибр, которое измеряетсястандартным прибором и сравнивается скалибровочным напряжением записаннымв формуляре датчика с учетом допустимыхотклонений от номинального значения (нафиг. 2 показано сплошными линиями),Если измеренное калибровочное напряжение Оалибр, (фиг. 2) совпадает (илинаходится в пределах допустимых отклонений) с калибровочным напряжением записанным в формуле (паспорте) на датчик, то расшифровка результатов измерения перемещения производится по градуировочной (выходной) характеристике датчика, приведенной в формуляре (с масштабом а преобразования равным т= , где О -Оалибдиапазон измеряемого параметра движения).Если измеренное калибровочное напряжение имеет отклонение(превышающее допустимые нормы) от калибровочного напряжения, записанного в формуляре на датчик, то необходимо определить реальный масштаб гпту преобразования датчика (с учетом ухода собственных характеристик датчика) по формулеОкавибр, 1(1) где Оалибр.1 - измеренное стандартным прибором калибровочное напряжение отличающееся от калибровочного напряжения (записанного в формуляре), на величину, превышающую допустимые нормы (например. вследствие изменения передаточной характеристики измерительного канала 17).Расшифровка результатов измерения перемещений при этом производится по градуировочной (выходной) характеристике датчика Овы=ядр (изображенной на фиг, 2 штриховой линией). которая имеет масштаб преобразования т 1, соответствующий калибровочному напряжению Оалибр,1.Таким образом за счет введения дополнительных узлов в состав датчика обеспечивается контроль его функционирования и повышается точность измерения (за счет определения реального масштабапреобразования перед началом или в процессе измерений (по сравнению с прототипом.Формула изобретения Трансформаторный датчик перемещений, содержащий корпус, размещенный в нем ферромагнитный сердечник с двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной рабочими обмотками, симметрирующую пластину, подвижный якорь, источник переменного напряжения, секции обмотки возбуждения соединены последовательно согласно и подключены к выходу источника переменного напряжения. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и обеспечения контроля функционирования, оно снабжено двумя узлами коммутации, двумя узлами формирования управляющих сигналов, последовательно соединенными узлом дистанционного управления и источником1832177 санечндя лочгаЪллсаока ижерсюсФУиг 2 Составитель Н. КонаТехред М,Моргентал в едактор С. Кул. Ливринц рректо аказ 2606 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва. Ж, РПодписноеетениям и открытиям при ГКНТ ССшская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина; 10 управляющих сигналов, двумя блоками согласования и блоком преобразования напряжения, входы узлов формирования управляющих сигналов соединены с выходом источника управляющих сигналов, а выходы - с управляющими входами узлов коммутации, вывод от начала измерительной рабочей обмотки соединен с входом первого блока коммутации, вывод от конца. измерительной рабочей обмотки подключен к входу второго блока коммутации, вывод от конца компенсационной измерительной обмотки подключен к первому и второму выходам, соответственно первого и второго узлов коммутации, выводы от начала компенсационной обмотки и конца обмотки 5 возбуждения подключены к шине заземле: ния, второй выход первого блока коммутации подключен к входу первого блока согласования, первый выход второго блока коммутации подключен к входу второго бло ка согласования, а выходы блоков согласования подключены к входу блока преобразования напряжений.