Устройство для измерения перемещений

СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУъг 1 ,у 1Т.Я, Хо ТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРмая 1948 г. за Л"е 379145,и открытиям нри Совете Мнистров СССР ЗаявленоКомитет по ивобретенияВ электрических способах регистрации измерения неэлектрических величин большое распространение получил индукционный метод, по которому регистрируемая величина преобразуется в изменение индуктивности дросселя, включаемого в мостовую схему, питаемую переменным током. При этом требуется, чтобы частота питающего тока превышала частоту регистрируемого роцесса, что при регистрации быстропротскающих процессов достигается применением генераторов тока повышенной частоты и усложняет аппаратуру, а также и устройство в целом,В описываемом устройстве, с целью устранения этого недостатка, индукционный датчик выполняется трехфазным, что позволяет при непосредственном питании схемы трехфазным током промышленной частоть 1 регистрировать быстропротекающие процессы большей частоты напряженя, нежели питающий ток.На фиг. 1 изобрахксна схема индукционного трехфазного датчика; на фиг. 2 - электрическая схема устройства; на фиг. 3 - график измсения во времени тока, проходящего через шлейф регистрирующего прибора.Изображенный на фиг. 1 индукционный датчик устройства представляет собой трехфазный дроссель с катушками 1, 2 и 3, расположенным 1 а Ш-образном сердечке 4. Дроссель меет подвж 11 ой якорь б. Стрелками па фиг. 1 показ возможные направления перемещеня якоря. Прперемещенякоря меняются величины ндуктвости катушек 1,2, 3.Кан(дая из катушек 1, 2, 3 дросселя вклочается в соответствуюгцЙ мост б (фиг. 2). К диагоналям мостов б подключены трансформаторы Т, с помощью которых напряжения разба;1 ансировкн мостов трансформируются в многофазное (на фиг. 2 в шестифазное) напряжение. Вентил о служат для выпрямлсния этого напряженя. Выпрямленное напряжение регистрируется с помощью шлейфа 9 осциллографа. Устройство питается трехфазным напряжением промышленной частоты.При отсутствии воздействия на якорь датчика мосты находятся в сбалансированном состоянии, и ток в шлейфе будет равен нулю. Пр перемещении як ре ещении якоря датчика происходят одновременно изменения индук83583 Ф 1 = фтах81 пю 1Фз - Ф 1 пах81 п (01 + 120")Ф, = Фз 1 п (а 1+240) Под влиянием смещения якоря потоки Ф Фэ и Фз получат приращения ЬФ 1, ЬФ 2 и ЛФз.При этом в катушках датчика будут. ивдуктироваться э д.с. ж(Ф, + Ф 1) 1 = - Ю д(Ф 2+ Ф 2)12 = - ИЫ/Так как продолжительность регистрируемого импульса много меньше периода питающего напряжения, то значения потоков Ф Фэ, Фз за промежуток времени импульса можно считать неизменными, тогда урав.нения (2) упрощаются, принимая вид:1 (ЬФ 1)аф 7 ( Ф 2)ар у д Рфз)э(3) Получаемые при этом э.д.с. будут создавать токи во внешних цепяхтрансформаторов, определяемые из соотношений: Е 1 = 11 Г+1,Ж(4) з -- зз+ 1Ж Превышение индуктивных сопротивлений контуров над активными, достижимое при частотах, превышающих 50 гц выражается зависимостью: тивности трех его катушек, вызывая разбалансировку мостов и, в зависимости от степени ее, протекание в шлейфе большего или меньшего постоянного тока, график которого для шестиполупериодного выпрямления представлен на фиг, 3. Аналогичное явление наблюдается и при кратковременном смещении якоря датчика. При условии линейности частотной характеристики трансформаторов получим импульсы как показано на фиг. 3 Здесь 4 обозначает ток в шлейфе при длительном и сравнительно большом изменении индуктивности, 14 - ток в шлейфе при длительном и сравнительно небольшом изменении индуктивности, 1, и 4 - соответственно кривые импульсов тока при большом и небольшом кратковременных изменениях индуктивности.Кратковременные процессы, происходящие в схеме при однократном возвратно-поступательном движении якоря, будут иметь мгновенныс значения магнитных потоков в сердечниках датчика при неподвижном якоре еоответствующие:/Подставляя в выражение (4) значения 11, 12, 1 з из выражения (3) и пренебрегая по условию (5) членами ддг, 41, и дзд, получим:1 (ЬФ 1) Ж 1(7)- (ЬФ,)Я 7з СВ рассматриваемой схеме происходит выпрямление и суммированиетоков 11, 12 и дз При этом сумма абсолютных значений рассматриваемыхтоков: Ьф,= Ф.,(9) т+ -д(10) Как известно, алгебраическая сумма потоков Фд, Ф и Фа (уравнения 1) для любого момента времени равна нулю. С другой стороны сумма абсолютных значений потоков для любого момента времени = 2 ФОтсюда следует что; д= дд+ д,+с, = - (ЬФ 11-+ЬФ,+ЛФ,) (8)Так как изменение потоков при равном изменении зазора во всех катушках датчика составляет:(1 1) Предмет изооретени яУстройство для измерения перемещений по способу индуктивности с применением неуравновешенного моста переменного тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что датчик выполнен трехфазным и каждая из его обмоток введена в плечо отдельного неуравновешенного моста переменного тока, напряжения с диагоналей которого после трансформации и двухполупериодного выпрямления подаются в цепь измерительного прибора, в результате чего на зажимах последнего получается напряжение, практически свободное от пульсации тока питающего устройство. Ю 2 Фъ1 /с1+ -ГСогласно уравнению 11), измененис тока в шлейфе осциллографа будет пропорционально изменению зазора или смещению якоря датчика.Приведенные выводы можно отнести и к датчику с одним сердечником при условии включения его катушки на постоянное напряжение. Однако в этом случае исключается возможность соблюдения неравенств (5), а следовательно регистрации медленно протекающих процессов и статической тарировки датчика. Наличие трехфазной системы устраняет это затруднение, допуская возможность регистрации процессов в большом диапазоне частот, при соответствующем подборе частотной характеристики трансформатора.Точность регистрации данным устройством будет определяться пульсациями выпрямительной схемы, двойная амплитуда которых составляет: для случая 6-фазного выпрямления 6,7 О,для 9-фазного выпрямления 2,5 О а для 12-фазного выпрямления 1,4 О,от номинального тока, что удовлетворяет запросы большинства технических измерений.