Способ измерения перемещений и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗО БР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(23) Прлоритет - (43) Опубликован по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 04.01.81. Яговкин уйбышевский политехнический имени В. В. Куйбышева тит РЕМЕЩЕНИЙ ЩЕСТВЛЕНИ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО способа являые погрешности,внешних услоы или напряжетакже обусловейфом характеельных схем и повышение точ- автоматической Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерений перемещений или положения подвижного объекта.Известен способ измерения линейных перемещений дифференциальным индуктивным преобразователем, обмотки которого переключают с последовательно-встречного на последовательно-согласное и измеряют сигналы, пропорциональные соответственно разности и сумме индуктивностей этих обмоток при изменении измеряемого перемещения на некоторую наперед заданную стабильную величину, а об измеряемом перемещении судят по отношению полученных сигналов 111. Способ осуществляют устройством, содержащим дифференциальный преобразователь перемещений и присоединенный к нему через переключатель делитель напряжений.Недостатком известного способа и устройства является сложность реализации и ограниченность применения, в основном, для преобразователей с гиперболической функцией передачи по измеряемому параметру.Из известных способов наиболее близким к описываемому является способ измерения перемещений трансформаторным преобразователем, имеющим пару подвижных и пару нсподвижных обмоток, каждая из которых включена в одну из двух измерительных схем, заключающийся в том, что выходы измерительных схем соединяют парал дельно-согласно и измеряют величину выходного сигнала. Благодаря трансформаторной связи между обмотками преобразователя, включенными в обе измерительные схемы, обеспечивается компенсация нелинейности выходной характеристики преобразователя 121.Способ осуществляется с помощьюустройства, содержащего трансформаторный преобразователь перемещений с парой по движных и парои неподвижных обмоток,две измерительные схемы с разнымп коэффициентами передачи, в каждую из которых включена соответствующая пара обмоток преобразователя, и блок регистра ции Недостатком известногется то, что дополнительнвызываемые изменениямивий, например, температурния источника питания, аленные старением или дрристик элементов измеритт. и., снижают его точностьЦель изобретения -ности измерения путем(2) юг = /в 1 г 40 бО (".+Л/г,/х и (Ь+М)х,=ах цн=ах,(1) 65 коррекции выходной характеристики преобразователя во всем диапазоне измерений прц изменении внешних условий.Цель достигается тем, что переключают выходы измерительных схем параллельно-встречцо, измеряют величину выходного сигнала, сравнивают полученные выходные сигналы и по цх разности судят о перемещении.Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что оно снабжено управляемым переключателем, включенным между выходами обеих измерительных схем и входом блока регистрации, ц блоком управления, выход которого подключен к управляющему входу управляемого переключателя и к другому входу блока регистрации.Блок регистрации может быть выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика.На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа.Устройство содержит дифференциальныйый трансформаторный преобразователь 1 псрсмеценй с парой неподвижных обмоток 2 ц 3 и парой подвижных обмоток 4 ц 5, размещенных по обе стороны от неподвижных обмоток; в нулевом положениц - на равных расстояниях от них. Одна пара обмоток 2 ц д включена в измерительнуо схему 6, выполненную в виде моста на четырех транзисторах, к входной диагонали которого подключен через трансформатор 7 источник 8 напряжения питания переменного тока. Другая пара обмоток 4 н 5 включена во вторую измерительную схему 9, выполненную на двух транзисторах, Нагрузочные резисторы 10 и 11, образующие выходы обеих измерительных схем, подключены через управляемый переключатель 12 к блоку 13 рсгистрациц, Блок /4 управления подключен выходом к управляющему входу управляемого переключателя 12 ц к другому входу блока 13 регцстрации, который может быть выполнен в виде последовательно соединенных аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 15 и рсверсцвного счетчика 16. С выхода счетчика снимают выходной сигнал х, устройства.Способ осуществляют следующим образом.С помоцью блока 14 управлсия ц управляемого переключателя 12 соединяют выходы измерительных схем 6 и 9 параллельно-согласно и подключают на вход АЦП 15. Поскольк токи н, и 1 нв нагрузочных резисторах 10 и 11 измерительных схем б и 9 могут быть описаны в линейном приближении выражениями где а, и а. - коэффициенты усиления измерительных схем 9 ц б соответственно;х - измеряемое перемещение, 5 то аналоговый выходной сигнал К, измеряемый на входе АЦП 15 при параллельно- согласном соединении выходов измерительных схем, описывается вьраженисм 1 = - Р/,:= - ,9,.а а.,/х =- /г.,х,где Л, - входное сопротивление АЦП; /г = Я(а + а 1 - суммарный коэффцццент передачи.АЦП преобразует этот сигнал в код,записываемый в реверсивном счетчике 16, который включен в режим прямого счета блоком 14 управления.20 В следующем такте измерения с помощью блока 14 управления и управляемого переключателя 12 соединяот выходы измерительных схем б и 9 параллельно-встречно ц измеряют величину выходного сигнала 35 1 Г равную где /г = Л;а - ад - разностный коэффи 30 ццент передачи.Сигнал Р, преобразуется в АЦП 15 вкод, поступающцц в реверсцвный счетчик16, который переключен сигналом блока14 управленця в режим реверса, так что35 этот сигнал вычитается цз записанно;о вцем сигнала 1.На выходе счетчика 16 формируетсясигна, х,ы х вых 112 (/г2) Так как при изменении напряжения питания источника В температуры окружающей среды цлц вследствие старения элсмен тов коэффццценть передачи /г и /г изменяются аналогично (благодаря тому, что они являются функциями коэффициентов а, ц а, :змерцтельных схем, которые изменяются взагмосгязанно вследствие того, что в обеих схемах измеряются сигналы одного и то;о жс преобразователя), то погрешность измерения данным способом значительно уменьшается. Если, например, коэффициенты передачи /г и /г, получат некоторые приращения М и Л/г (вследствие нестабильности внешних условий), то выходные сцгналы Г ц 1, в соответствии с уравнения.,ц (2)(3) будут равны: следовательно, сигнал х,станет рав- ным хвых,(/г / 2) + (М Л/г 2)х, 769308т, е. абсолютная погрешность измерения уменьшается на величину М, в любой точке диапазона измерения.Очевидно, что указанные соображения справедливы и в том случае, когда функция преобразования преобразователя описывается не только линейным уравнснисм, как показано выше, но и полиномом более высокой степени.Формула изобретения1. Способ измерения перемещений трансформаторным преобразователем, имеющим пару подвижных и пару неподвижных обмоток, каждая из которых включена в одну из двух измерительных схем, заключающийся в том, что выходы измерительных схем соединяют параллельно-согласно и измеряют величину выходного сигнала, о тли чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, переключают выходы измерительных схем параллельно- встречно, измеряют величину выходного сигнала, сравнивают полученные выходные сигналы и по их разности судят о перемещении. 2, Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее трансформаторный преобразователь перемещений с парой подвижных и парой неподвижных обмоток, две 5 измерительные схемы с разными коэффициентами передачи, в каждую пз которых включена соответствующая пара обмоток преобразователя, и блок регистрации, о т, - и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено 10 управляемым переключателем, включенныммежду выходами обеих измерительных схем н входом блока регистрации, и блоком управления, выход которого подключен к управляющему входу управляемого персклю чателя и к другому входу блока регистрации.3. Устройство по п. 2, отл и ч а ю щеес я тем, что блок регистрации выполнен в виде последоватсльно соединенных анало го-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;25 1. Авторскос свидетельство СССР386233, 6 01 В 7/14, 1970.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2455128/18-28, 6 01 В 700,977 1 прототпп).Заказ 1622/1589 Изд. М 588 Тираж 810 Подписное 1 ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобрет,ний и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 ип. Харьк. фил. пред, Патент