Устройство для измерения линейных перемещений

(51) С, 01 В 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСХОМУ С ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Центральное конструкторскоебюро с опытным производством АН БССР(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 691680, кл, 6 01 В 7/00, 1980,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3346358, кл, О 01 В 7/00,1982 (прототип).,(54)(57) 1, УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯЛИНЕИНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащеегруппу индуктивностей, выполненныхв виде прямолинейных проводников,уложенных с определенным шагом в одной плоскости, концы которых с однойстороны плоскости соединены в общейточке, эталонный трансформатор, генератор синусоидального тока, подключенный через первичную обмоткуэталонного трансформатора к общейточке проводников группы индуктивностей, блок токовых ключей, выходкаждого из которых подключен к соответствующему проводнику группы индуктивностей, регистр сдвига, выходамисоединенный с входами блока токовыхключей, счетчик, блок управления,первый выход которого соединен сустановочными входами регистра сдвига и счетчика, а второй выход - суправляющим входом генератора синусоидального тока делитель частоты,вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а выход -со счетными входами регистра сдвигаи счетчика, детектор, входом подключенный к вторичной обмотке эталонного трансформатора, вычислительныйблок, старшие информационные входыкоторого соединены с выходами счетчика, а,управляющий вход - с четвертым выходом блока управления, и указатель перемещения, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функционал;:- ных возможностей, оно снабжено двумя идентичными магнитометрическими датчиками, расположенными на указателе перемещения шестью аналоговыми ключами, инФормационные входЪ которых связаны с соответствующими выходами магнитометрических датчиков, управляющие входы первых трех аналоговых ключей подключены к пятому выходу блока управления, а управлякщие входы остальных трех - к шестому выходу блока управления, дискриминатором инвариантного сигнала, входы которого подключены к попарно соединенным выходам первой и второй тройки Еаналоговых ключей, аналого-циФровым преобразователем, информационный вход которого подключен к выходу дискриминатора инвариантного сигнала, опорный вход - к выходу детек.тора, управлякиций вход - к седьмому Я выходу блока управления, а выходы - к младшим информационным входам вычислительного блока, и пороговым элементом, вход которого подключен к выходу дискриминатора инвариантного сигнала, а выход - к входу блока управления.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дискрипнатор инвариантного сигнала выполнен в виде трех узкополосных усилителей, ) первого сумматора, первый вход котс рого подключен к выходу третьего уси лителя, фазовращателя, включенного между выходом второго усилителя и вторйм входо) первого сумматора, управляемого фазовращателя, вход которого подключен к выходу первого сумматора, а управляющий вход - к выходу первого усилителя, второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого усилителя, а второй вход - к выходу управляемо 1070426го фазовращателя, и детектора, вклю-. магнитометрнческих датчиков выполченного на выходе второго сумматора, нен в виде трех цилиндрических катушек индуктивности, оси чувствитель 3, Устройство по и, 2, о т л и ности которых расположены в трех ч а ю щ е е с я тем, что каждый из взаимно перпендикулярных плоскостях.10 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещенийИзвестно устройство для измерения линейных перемещений, содержащее ряд индуктивностей, элемент возбуждения и блок обработки измерительной информации 13Недостатком указанного устройства - невысокая точность измерения, обусловленная погрешностями, воз-. никающими при изменении ориентации элемента возбуждения в процессе измерения.Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения линейных перемещений,содержащее группу индуктивностей,. выполненных в виде прямолинейных проводников, уложенных с определенным 20 шагом в одной плоскости, концы которых с одной стороны плоскости соединены в общей точке, эталонный трансформатор, генератор синусоидального тока, подключенный через пер вичную обмотку эталонного трансформатора к общей точке проводников группы индуктивностей, блок токовых ключей, выход каждого из которых подключен к соответствующему провод нику группы индуктивностей, регистр сдвига, выходами соединенный с входами блока токовых ключей, счетчик, блок управлениЕ, первый выход которого соединен с установочными входами регистра сдвига и счетчика, а второй выход - с управляющим входом генератора синусоидального тока, делитель частоты, вход которого соединен с третьим выходом блока управ ления, а выход - со счетными входами регистра сдвига и счетчика, детектор, входом подключенный к вторичной обмотке эталонного трансформатора, вычислительный блок, старшие инфор мационные входы которого соединены с выходами счетчика, а управляющий вход - с четвертым выходом блока управления, и указатель перемещения 23.50Недостатками известного устройства являются невысокая точность измерения, обусловленная погрешностями,возникающими при изменении ориентации измерительного элемента, и неширокие функциональные возможности вследствие того, что измерение возможно производить лишь при неизменной ориентации измерительного элемента в пространстве.Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей,Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных перемещений, содержащее группу индуктивностей, выполненных в виде прямолинейных проводников, уложенных с определенным шагом в одной плоскости, концы которых.с одной стороны плоскости соединены в общей точке, эталонный трансформатор, генератор синусоидального тока, подключенный через первичную обмотку эталонного трансформатора к общей точке проводников группы индуктивностей, блок токовых ключей, выход каждого из которых подключен к соответствующему проводнику группы индуктивностей, регистр сдвига, выходами соединенный с входами блока токовых ключей, счетчик, блок управления, первый выход которого соединен с установочными входами регистра сдвига и счетчика, а второй выход - с управляющим входом .генератора синусоидального тока, делитель частоты, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а выход - со счетными входами регистра сдвига и счетчика, детектор, входом подключенный к вторичной обмотке эталонно. - го трансформатора, вычислительный блок, старшие информационные входы которого соединены с выходами счетчика, а управляющий вход - с четвертым выходом блока управления, и указатель перемещения, снабжено двумя идентичными магнитометрическими датчиками, расположенными на указателе перемещения шестью аналоговыми ключами, информационные входы которых связаны с соответствующими выходами магнитометрических датчиков, управ-, ляющие входы первых трех аналоговых ключей подключены к пятому выходу блока управления, а управляющие входы остальных трех - к шестому выходу блока управления, дискриминатороминвариантного сигнала, входы которо.го подключены к попарно соединеннымвыходам первой и второй тройки аналоговыхключей, аналого-цифровым преобразоватвлем, информационный входкоторого подключен к выходу дискриминатора инвариантного сигнала, опорный вход - к выходу детектора, управляющий вход - к седьмому выходу блока управления, а выходы - к младшим.информационным входам вычислительно.го блока, и пороговым элементом,вход которого подключен к выходудискриминатора инвариантного сигнала, а выход - к входу блока управления.ЬКроме того, дискриминатор инвариантного сигнала выполнен в видетрех узкополосных усилителей, первого сумматора, первый вход которогоподключен к выходу третьего усилителя, фаэонращателя, включенного между выходом второго усилителя и вторым входом первого сумматора, упРавляемого фазовращателя, вход которого подключен к выходу первого сумматора, а управляющий вход - к выходу первого усилителя, второго сумматора, первый вход которого подклю- З 0чен к выходу первого усилителя авторой нход - к выходу управляемого Фаэовращателя, и детектора, включенного на выходе второго сумматора.При этом каждый из магнитаметрических датчиков выполнен в виде трехцилиндрических катушек индуктивности, оси чувствительности которых расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях,40На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит группу 1 индуктивностей, выполненную в виде прямолинейных проводников, уложенных 45 с шагом Ь в одной плоскости, эталонный трансформатор 2, генератор 3 синусоидального тока, блок 4 ключей, выходами подключенный к проводникам группы 1 индуктйвностей, регистр 5 сдвига, счетчик б, блок 7 управления,50 первый вход которого соединен с установочными входами регистра 5 сдвига и счетчика б, делитель 8 час-тоты, указатель 9 перемещений, два идентичных магнитометрических датчи ка 10.1 и 10.2, расположенные на указателе перемещений, выполненные каждый в виде трах цилиндрических катушек индуктивности, оси чувствительности которых расположены в трех . 60взаимно перпендикулярных плоскостяхС шесть аналоговых ключей 11-16, управляющие входы которых объединены вгруппы по три и подключены соответственно к пятому и шестому выхОдам 65 блока 7 управления, дискриминатор 17инвариантного сигнала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18, включенный на выходе дискримийатора 17,пороговый элемент 19, включенныймежду выходом дискриминатора 17и входом блока 7 управления, детектор .20 и вычислительный блок 21, причем дискриминатор 17 инвариантного:сигнала выполнен в виде трех узкополосных усилителей 22-24, первогосумматора 25, подключенного первымвходом к выходу третьего усилите-.ля 24, фазов,ращателя 26, включенного между выходом второго усилителя 23 и вторым входом сумматора 25,управляемого фаэовращателя 27, второго сумматора 28, входами подключенного к выходам первого усилителя 22 и упранляемого фаэовращателя 27, и детектора 29, включенногона выходе второго сумматора.Устройство работает следующимобразом.После установки острия указателя 9 перемещений в точку измеренийустройство работает автоматическив следующей последовательности,1, Иэ блока 7 управления по первому выходу на установочные входырегистра 5 и счетчика б поступаетимпульсный сигнал, устанавливающийуказанные блоки в исходное состояние (в счетчике б 1 и в первомразряде регистра 5 1),2. С второго ныхода блока 7 управления поступают сигналы на управляющий вход генератора 3, а с третьего выхода через делитель 8 - на счетныв входы регистра 5 и счетчика 6.Таким образом, на каждый и сигналов ( и - коэффициент деления делите-.ля 8) вырабатываются и периодов синусоидального тока, которые протекают по одному иэ проводников группы 1индуктивностей, коммутируемых блоком 4 в соответствии с состояниемрегистра 5. При этом счетчик 6 Фиксирует номер коммутируемого проводника. При протекании синусоидального тока по одному из упомянутых проводников вокруг него формируетсяпеременное электромагнитное лоле,которое преобразуется в электрические синусоидальные сигналы при помоди магнитометрических датчиков 10.1и 10.2,3. В блоке 7 управления вырабаты-вается сигнал, который, поступив спятого выхода на управляющие входыпервых трех аналоговых ключей, разрешает прохождение электрическихсигналов с каждой иэ трех катушекиндуктивности датчика 10.1 на входыузкополосных усилителей 22-24, гдеони усиливаются (с одновременнойФильтрацией), На первый вход сумматора 25 поступает сигнал с усилите1070426 оставитель В.Ни ехРед Ж. Кастел колаеввич Коррект А.фе ктор С.Квятковск Щшищ 9лиал ППП ффПатентф, г,ужгород, ул,ПроЬЙ ная, 4 Заказ 11663/40 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам иэобрет 113035, Москва, Ж, Р591 Подписноеого комитета СССРний и открытийушская наб., д, 4/5