Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений

Союз СоветскнхСоцналнстнчесннвРеспублнк СП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ,765643 1) До нительное к авт. свид-ву(5 1 В 7/00 исоединение заявкиГосударственный кемнтет 3) 11 риор Опубл итео 23,09.80,летень3 иков о делам нзобрете а опубликования ойисания 28.09 80 открытнн 2) Авторы изобретени Б. Гриневич, М. Н. Сурду и Г. И. Войче 1) Заявитель Институт электродинамики краинской СС 54) ЕМКОСТНОГ 1 ТРАНСФОРМАТОРНЫИ МОСельной ля изИзобретение относится к измерит гехнике и может быть использовано д мерения перемещений.Известен емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержагций трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, компаратор токов с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками, емкостной преобразователь перемещения с дифференциальными токовыми электродами и потенциальным электродом, образцовую меру емкости и указатель равновесия. Г 1 одключением токовых электродов преобразователя к дифференциальным обмоткам компаратора токов достигают равенства потенциалов на этих электродах, что позволяет обеспечить равномерность электрического поля в рабочем, объеме преобразователя и получить связанные с этим исключительно высокие линейность и точность преобразования механического перемещения в электрическую емкость, что, в конечном счете, обеспечивает высокую точность измерения перемещения 1 Ц.. Эта потенциально высокая точность измерения ограничена наличием зависимости емкости преобразователя от вариации геомет- рических и электрических характеристик рабочего объема преобразователя (в частности ширины зазора между потенциальным и токовым электродами и диэлектрической проницаемости среды между этими электродами).Наиболее близким по технической сущ-. ности к предлагаемому является емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, первый компаратор токов с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками, второй компаратор токов с дифференциальными и вторичной обмотками, дифференциальный емкостно й преобразователь с потенциальным электродом, подключенным к нерегулируемой обмотке трансформатора напряжения, и дифференциальными токовыми электродами, подключенными к дифференциальным обмоткам первого комиаратора токов, первую образцовую меру емкости, включенную между регулируемой обмоткой трансформатора напряжения и дополнительной обмот. кой первого компаратора токов, указатель3равновесия, полключенный к указательной обмотке первого компаратора, последовательно соединенные управляемый лелитель напряжения и вторую образцовую меру ем. кости, включенные параллельно первой образцовой мере емкости, фазочувствительный выпрямитель, опорный вход которого подключен к нерегулируемой обмотке трансформатора напряжения, а выходк управляющему входу управляемого делителя напряжения, третью образцовую меру емкости, подключенную к иерегулируемой обмот-. ке трансформатора напряжения и к олной из дифференциальных обмоток второго компаратора токов, другая дифференциальная обмотка которого включена последовательно с дифференциальными обмотками первого компаратора токов 12. 3При номинальных значениях геометрических и электрических характеристик рабочего объема преобразователя сумма токов, протекающих по цепям токовых электродов преобразователя, равна току, протекающему через третью образцовую меру емкости. Разностный ток в выхолной обмотке второго компаратора токов равен нулю, напряжение на выходе управляемого делителя напряжения отсутствует. Урзвцовешивание моста осуществляется путем регулирования тока, про- и текакнцего через первую образцовую меру емкости, при помощи изменения числа витков регулируемой обмотки трансформатора напряжения.Гри отклонении геометрических и электЗО рических характеристик рабочего объема преобразователя от их номинальных значений равновесие во втором компараторе гокон нарушается, что приводит к появлению тока в цепи второй образцовой меры емкости. Если коэффициенты передачи звеньев удовлетворяют определенному условию, то, в принципе, в устройстве возможна компенсация погрешности измерении переменения, обусловленная варнасией харзктерис. тик рабочего объема преобразователя.40Недостаток устройства - ограниченная степень компенсации упомянутой погрешности из-за неизбежной на практике нестабильности коэффициентов перелачи таких достаточно сложных узлов как интегратор, фазочувствительный выпрямитель, управляемый делитель напряжения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что второй компаратор токов снабжен лополни тельной обмоткой, а мост снабжен последовательно соединенными вторым управляемым делителем напряжения, идентичным перному, и четвертой образцовой мерой емкости котора н подключена к дополнительнойИ обмотке второго компарзтора токов, уги.лителем, вход которого подключен ко вторич ной обмотке второго компаратора токов, звыход - ко входу фазочувствительного Вь 14прямителя, управляющий вход вторсгс уц равляемого делителя напряжения вдключец к выходу фазсчувствительноо выпрямителя а опорный вход второго управляемого ле. лителя напряжения подключен к нерегулируемой обмотке трансформатора напряжения.На чертеже црелставленз блок-схема устройства.Оно содержит трансформатор 1 напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками 2 и 3, первый компаратор 4 токов с лифференциальными, дополнительной и указательной обмотками 5, 6, 7, 8, второй компаратор 9 токов с дифференциальными, лополцительной и вторичной обмотками 10, 11, 12 и 13, дифференциальный емокстной преобразователь 14 с потенциальным электролом 15, полключенным к нерегулируемой обмотке 3 трансформатора нацряжения 1, и дифференциальными токовыми электродами 6, 17, подключенным к лифференциальным обмоткам 5, 6 первого ком пзраторз 4 токов, первую образцовун меру 8 емкости, включенную между регулируе мой обмоткой 2 трансформатора 1 нзпря жения и дополнительной обмоткой 7 пер ного ксмпаратора 4 токов, указатель 19 раиноссия, подключенный к указательной сб мотке 8 этого компарзтора, последователь но соели нецн ые управляемый делитель 2( напряжения и вторук образиовук меру 2 емкости, включенные параллельно первой об. разиовсй мере 18 емкости, фззочувствитель цый выпрямитель 22, опорный вход которо гс цолклкчен к церегулируемой обмсгке 3 транс форм зторанапряжения, упрзсзляе. мый лелитель 23 напряжения. управлякисий вхсЛ которого подключен к выходу фззочув ствительного выпрямителя 22, третьк н чет вертую образцовяе меры 24 и 25 емкости, усилитель 26, входом подключенный ко вторичной обмотке 3 второго компаратора 9 токов, а выходомко вхолу фазочувстви. тельного выпрямителя 22,Устройство работает слелукниим образом.Напряжение с нерегулируемой обмотки 3 трансформатора 1 полается на потенциальный электрод 15 преобразователя 14 и вы зывает появление токов, протекакнцих по токовым электролам 16, 17 и дифференциальным обмоткам 5, 6 компаратора 4. Магнитный поток, создаваемый этими токами ком. пенсируется противофазиым магнитным по. током, создаваемым током, протекающим че. рез первую 18 и вторую 21 образцовые ме. ры 18 и 21 емкости и лополнительную обмот. ку 7 компаратора 4 токов. Компенсация погрешности измерения от вариации геометрических и электрических характеристик преобразователя осуществляется при помо. щи следящей системы, образованной усилителем 26, фазочувствительным выпрямителем 22, управляемым делителем 23 нзнря.мция, об 1 ноноЙ мер)Й 26 е мкн ти и комнзрдгорм ) окон, выилцяюиим функцик э;и м цтдрднцсция. Е) компардтре 9 то.ков иНизгилигсн сравнение 1 адно ти сум.мзрного гока лиффрсннцальных электродов 6, 17 преобрдзовдгсля и стабильного по ве- у личине тока, цротекак)него через образно.вун меру 24 емкости, с током, цротекаюгцим через обрдзцонук меру 25 емкости. При лостдточц большом коэффициенте перелзчи усилителя 26 алгебраическая сумма токов, цротскдк)цих цо обмоткам 10, 11, 12 компа- ф рдторд 9 токов, может быть свелена к нулю с то 1 иостк) ло погрешности статизма, что позволяег су)цествецно уменьшить влияние нсстдбилшости коэффициентов перелачи элементов устройства ца степень компенсации погрешности измерения, вызванной влиянием характеристик преобразователя.11 ри этом повышается точность измереНИ.Фо).мц. избре ген 1 яЕмкостной трднсфсрмдгорный мост для измерения псремецсний, содержаций трансформатор цднряжецня с регулируемой и нерегулируемый вторичными об)мотками, первый компдрзтор тков с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками;второй компрдтц) токов с диффсренциальцымн и вторичной обмотками, дифференциальной емкостий прсобрдзонд 1 ель с потен- и циальцым э,скгродом, нодклн)ценным к нер гулируемой обмоткс трансформатора напряжения, и лифферсцциальными токовыми электролами, полклкценными к дифференциальным обмоткам первоо компардтора токов, перндо образцовую меру емкости, включсннук между регулируемой обмоткой транс формзтора напряжения и дополнительной бмоткой первого комцдрдторд токов, укд.3 тль рдвнонесия, подклк)чсцныЙ к ткдзд.тельной обмотке первно комндрзторд, последовательно селинецные управляемый делитель напряжения и вторук образцовук ме.ру емкости, вклк)чсцныс параллельно первой образцовой мере смкнти, фззочувствительный выпрямитель, опорный нхл которо.го полключен к нерегулируелой обмотке трансформатора напряжения, третьк) образцовую меру емкости, подклк)ченнук) к нерегу.лируемой обмотке трансформатора напряжения и к одной из дифференциальных обмотоквторого компаратора токов, другая лифферецциальцая обмотка которого вклюценд последовательно с дифференциальными об.мотками первого компаратора токов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения. второй компарзтор токовснабжен дополнительной обмоткой, а мостснабжен последовательно соединенными вторым управляемым делителем напряжения,идентичным первому, и четвертой образновой мерой емкости, которая подклочена к лполнительной обмотке второго комцзратордтоков, усилителем, вход когорого подклк)чснко вторичной обмотке второго компдраторатоков, а выход - ко вхолу фдзочувствитель.ного выпрямителя, управляюший вход второго управляемого лелителя напряжения подключен к выхолу фазочувствительного выпрямителя, а опорный вход второго упрзвляемого делителя напряжения полклкчен кнерсгулируемой обмотке трансформатора на.пря жени я.Источники информации,принятые во вццмднис при экспертизе1. Авторское свидстльство О.,.Р62628, кл. 6 О В 7 ОО, 97.2. Лвторско свилстсл,) во О;С,Р цо заявке266 О 275)28. кл. . О7,/ГХ 1. 1978Составитель В. Николаев Редактор М. Келемеш Техрел К. Шуфриц Корректор Н. Григорук Заказ 6916/ 5 Тираж 80 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4