Частотный датчик перемещения

Союз СоветскикСоцнапнстическнкРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6 ) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 23,05,80 (2 т)2931531/18-2с присоединением заявки Рта(2 З) ПрноритетОпубликовано 15.02.82. Бюллетень М 6Дата опубликования опнсания 15,02.82 1) М. НОЗК Ркударствккай кеиктет СССР во делаи кэабретенкв(7 ) Заявитель ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕШЕНИ Изобретение относится к контропьнонэмерительной технике, и в частности к измерению быстроменяюшихся параметров движения, деформаций.Известно устройство, содержащее индуктивный датчик выпопненный в виде со- ф пеноида, обмотка которого включена в контур генератора с свмовозбуждением и бпока обработки частотного сигнала, Весь рабочий диапазон их преобразоватепя ап проксимирован опредепенным чиспом отрезков гипербоп и в зависимости от час, точи генератора блок обработки сигнапов с учетом аппроксимации Формирует резупьтвт преобразования 13Недостатками этого устройства явпяютт ся спожность.и ограниченные динамичес кие характеристики преобразоватепи.Наиболее близким к изобретению по технической сушности явпяется цреобразо-Ю ватепь, в котором выходная частота импульсов связана со значением измеряемой индуктивности, причем поспедняя вкпючается в цепь импульсного депитепя. Кроме импупьсного делителя напряжения преобразователь содержит интегратор, гистерезнсный элемент н перекпючвтепь бнпопярных напряжений, Поспедоватепьное включение уквзвнных эпементов образует редакпионную схему 2.Недостатком известного преобрвзоватепя явпяется отсутствие динамическойкоррекции, позвопяюшей повысить точностьпреобразования и расширить частотныйдиапазон средств измерения,Бель изобретения - рвсширенне ункционапьных возможностей частотно-имцупьсного преобрвзоввтепя быстроменяюших параметров движения.Постввпеннвя цепь достигается тем,что в частотный датчик перемещения, содержаший поспедоввтепьно соединенныегистерезисный энемент, перекпючвтепьбипопярных напряжений и интегратор, между выходом интегратора и входом гистерезисного элемента введены поспедоввтепьно соединенные дополнитепьный ин .тегратор, . трансформаторный датчик и3 90600 усипитепь, причем неподвижная обмотка трансформаторного датчика соединена с выходом допопнитепьного интегратора, а подвижная - со входом усипитепя.На фиг. 1 представпена функционапьная схема частотного датчика перемещения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Датчик содержит гистереэисный эпемент 1, переключатель 2 биполярных напряжений, интегратор 3, допопнитепьный интегратор 4, трансформаторный датчик 5 и усилитель 6.Устройство работает следующим образом. 35формирование периода испупьсной последовательности на в -том цикле осуществляется в два такта. Первый такт характеризуется тем, что на вход интегратора 3 .поступает напряжение +Мо. В ре зультате двойного интегрирования с выхода дополнительного интегратора 4 иа неподвижную обмотку а поступает напряжение, изменяющееся по квщцатичному закону, что приводит к формированию в рабочей зоне трансформаторного датчика 5 магнитной индукции, изменяющейся во времени также по квадратичному закону, Изменение магнитной индукции вдоль координаты Х (при постоянном токе в неподвижной обмотке %1 ) имеет линейную зависимость. Положение подвижной обмотки Ф в рабочем зазоре определяется измеряемым параметром и скоростью его изменения. В результате изменения магнитного потока через ф 0 вызванного из- Зф менением тока в неподвйжной обмотке % и перемещения подвижной обмотки % по координате М в ней наводится ЭДС, кото рая усиливается и поступает нз вход гистерезисного эпемента 1. В момент вре 40 мени, обозначенный иа временной диаграмме 1уровень выходного напяжения усилителя 6 превышает пороггистерезисного элемента 1, что вызывает его срабатывание и изменение полярности Чо фф на входе интегратора 3. С этого момента на;щнается второй такт преобразования, который характеризуется изменением полярности квадратичного напряжения на выходе интегратора 4, В первом такте напряжение увеличивается, во втором уменьшается. Второй такт длится до тех пор, пока величина усиленной ЭДС, но уже обратной попярности не становится меньше порогагистерезисного эпе мента 1. Окончан е второго такта означает начало первого такта Ф) циклепреобразования1Таким образом в устройстве поддерживается автоколебатепьный режим, Получаемые на выходе гистереэисного элемента 1 импульсы отражают кек уровень, так и скорость изменения выходного параметра, В рабочей зоне трансформаторного датчика 5 величина магнитного потока через подвижную обмотку определяется произведением тока в неподвижной обмотке Ж., и координаты У, в которой находится подвижная обмотка Ф Ток изменяется по квадратичному закону и следовательно ЭДС, соответствующая производной магнитного потоке при отсутствии движения обмотки Ф, изменяется по линейному закону с коэффициентом пропорциональности равным 1. Таким образом, чем больше , тем скорее наступает условие переключения гистереэисного элемента и следовательно выше частота импульсов. При -:0 длительности тактов преобразования равны. Перемещение подвижной обмотки Ф, вызванное изменением входного параметра, приводит к появлению вней дополнительной ЭДС, влияющей на длительности тактов преобразования. При в )О увепичивает я длительностьсКпервого такта, а в случае д- ( 0 - второКВго такта. Работа частотного датчика перемещений описывается выражениями, херактериэукяними впиние уровня (1 ),его первой производной -а- на частоту и дпитепьность импупьсов в-том цикле преобразования. К.Чо й:щ Р.О 11 " тм й 1 1 1И "Ч+ мн Гч хТь.д мом 1 п.1 Э бм 11, 1 Ь .с ич 3 г н , ,к,., коэффициент проти, учитывающкие и магнитн иона пьнос- ктричесйства датде чика; посто я времени интегр торов порог срабатывания гзисного элемента 1; тер Ч выеграапьное напряжение не дополнительного ин тора 4;,)- уровень входного парамек началу- о цикла ираэования;9060- алгебраическая сумма разностей напряжений разверток первого и второго тактов за Ь -1 ) цикл преобразования.Из (1) следует, что дпительность цик- Ь па преобразования на и -том шаге зависит только от уровня входного параметра Х 1 )к начапу цикпа преобразования.Выражения (2) и (3) связывают значение и знак производной с изменениямио импульса и паузы в течении цикла преобразования, скважность импульсной поспедовательности характеризует абсопютное значение первой производной, Частотный датчик перемещения позволяет осушест влять раздепьнук регупировку чувствитепьности преобразования уровня и первой производной заданием Ча и М, форму па изобретенияЧастотный датчик перемещения, со держаший поспедовате пьно соединенные 01 6гистерезисный элемент, переключательбипопярных напряжений и интегратор, о ти и ч а ю ш и й с я тем, что, с цепьюрасширения функционапьных возможностей,между выходом интегратора и входомгистерезисного элемента введены последовательно соединенные допопнитепьныйинтегратор, трансформаторный датчик иусилитель, причем неподвижная обмоткатрансформаторного датчика соедивеиа свыходом допопнительного интегратора, аподвижная - со входом усипитепя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетепьство СССРМо 340892, кп.010 5/2, 1972.2, Мартяшин А. М., Шахов Э. К. и.Шпяндин В. М. Преобразоватепи эпектрических параметров дпя систем контропяи измерений. М., "Энергия", 1976,294,7/7 4 Т ВНИИПИ Гасу по делам 113035, Москваираж 953 Подписноедарственного комитета СССРизобретений и открытий