Устройство для измерения линейных перемещений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

««) 1 004746 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

РЦМ.КИ. (22).Заявлено 030981 (21) 3334347/18-28

G 0l В 7/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР

Ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет гОпубликовано 150383. Бюллетень № 10

{33) УДК 531. 717 (088. 8) Дата опубликования описания 150383 (72) Авторы изобретени я

Л.И. Макеева и A Â. Журковс

/ с., -::г":.".Ð . .т,. ь, Й .";:,;...

Институт черной металлургии

Б, ;

/ ю с

),$ с (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕИЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике .и может быть .использовано для различных измерений с .по-. мощью. дифференциальных датчиков.

Известно устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный индуктивный датчик,. схему измерения, коммутатор, блок . памяти, блок деления (1).

Недостатками устройства являются низкая производительность измерений и ограниченная точность.

Наиболее близким техническим ревением к предлагаемому является устрой.ство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный ийдуктивный преобразователь, две изме» рительные схемы, .подключенные к соответствующим обмоткам дифференциального индуктивного преобразователя, сумматор, один из входов которого соединен с выходом первой измерительной схемы (2).

Известное устройство характеризуется невысокой точностью и помехоус,.тойчивостью измерения.

Целью:изобретения является повышение точности и помехоустойчивости измерений.

Поставленная цель достигается тем., что устройство снабжено многовходовьаа сумматором-интегратором, компаратором, четырьмя ключами, задатчиком эталонного интервала времени, блоком управления, вентилем и-счетчиком импульсов, выход .второй измерительной схемы подключен к другому входу сумматора, выход которого соединен с одним иэ входов многовходового сумматора"интегратора, другие два входа которого соответственно через первый и второй. ключи подключены к выкод м соответственно первой и второй измерительных,схем, выход первой измери.тельной схемй через третий ключ, выход второй измерительной схемы через последовательно соединенные инвертор и четвертый ключ связаны с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом многовходового сумматора-интегратора, выход компаратора соединен с управляющими входами всех ключей и с входом цепй,.

25 состоящей из последовательно соеди" ненных веьтиля, задатчика эталонного интервала времени, блока управления, счетчика, второй выход вентиля связан со вторьве входом счетчика, перЗ0 вый и четвертый ключи выполнены о

1004746 одним типом проводимости, второй и третий — с другим.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства. устройство содержит дифференциаль- 5 ный индуктивный преобразователь 1 с катушками Ь„ и Ь, включенными последовательно и встречно, измерительные схемы 2 и 3, включенные в цепи кату" шек, ключи 4 и 5, подключенные вхо- 10 дами к первой измерительной схеме, сумматор 6, сумматор-интегратор 7, связанный с сумматором 6, последовательно соединенные компаратор 8, вентиль 9, задатчик 10 эталонного интер-15 вала времени, блок 11 управления, инвертор 12, подключенный к выходу второй измерительной схемы, ключи 13 и 14, счетчик 15, подключенный к вы" ходу вентиля 9 и блока 11 управления,20 блок 16 индикации.

Устройство работает следующий образом.

При неФгральном положении подвижного сердечника (фиг. 1) преобразователя 1 токи, протекающие в катушках

Ь1 и Ь равны. Сигналы, измеряемые схемами 2 и 3, пропорциональны значению убх,где 6 — коэффициент, on- 30 ,ределяемый физическими свойствами преобразователя 1. При перемещении сердечника преобразователя на величину х в сторону катушки Ь сигнал на ,выходе измерительной схемы 2 пропор- 35 ционален выражению у =а (х +x), на

1 выходе измерительной схемы 3 — выражению y2=e (хо-х). При сигнале с выхода компаратора 8, обеспечивающем открывание ключей 5, 14 и закрыванир 40 ключей 4 и 13, на входе е компарато- . ра 8 поступает напряжение — а(хо-х) с выхода инвертора 12 на вход а многовходового сумматора-интегратора

7 поступает сигнал e(xo+x) a на вход 4 в сигнал, получаемый с выхода сумматора 6 и определяемый как

Ч (a (х +х) + а (х,-х))-К, (1) где Кс — коэффициент передачи сумматора 6. 50

При К V = ax °

C 2 с О

При этом сигнал на выходе многовходового сумматора-интегратора 7 обеспечи, вает такое направление интегрирова- 55 ния величины V е (xo+х) и в течение такого интервала времени, пока не будет выполнено равенство

7„ (x +x) — —; (-бх +e (х +х) ).dt= о О О о (хо-х), o (2) где Т1 — время разряда емкости интег« ратора 7, ь — постоянная интегратора 7.

На временной диаграмме (фиг. 2) этому процессу соответствует участок пря1 1 J (х0+а (xp+X))

В момент сравнения в точке С происходит срабатывание компаратора 8,, в результате чего изменяется состояние ключей 4,13 и 5, 14 на противоположное (ключи 4 и 13 открываются, а 5 и 14 закрываются). Вследствие чего изменяется направление интегрирования интегратора 7. Происходит увеличение напряжения с выхода интегратора 7 до тех пор, пока оно не станет равным +а (хо+х). При этом. выполняется равенство

1Ti1 а (х -х)- — f-ах +а (х -х) ).dt о Г о о а(хд х) к О (3) где T T = T2 — время заряда

Т вЂ” период преобразования.

Процессу заряда емкости интегратора

7 на временной диаграмме (фиг.2) .со". ответствует .участок прямой СД

7 (- (-tlxp+6l (xp-X) dt) . В момент (фиг. 2) в точке D происходит срабатывание компаратора 8 и следовательно соответствующее изменение состояния ключей и направления интегрирования на противоположные.

Из выражений (2 и 3), принимая во внимание, что T 1 Т2

2 имеем следующее выражение для частоты преобразования

1 Х

f . = (4) хО

При подсчете за время ТЭ, задаваемое задатчиком 10 эталонного интервала времени, число импульсов N, подсчитанное в счетчике 15 ймпульсов, равно

Т (5) где T> — длительность эталонного интервала времени.

Подставляя в выражение (5) значение

T из уравнения (4), получим

В = T x (6) что и является результатом измерения.

Перед нача том проведения. измерения с одного из.выходов блока 11 управ ления формируется команда, поступающая на шину сброса счетчика 15 импульсов. Производится сброс предыдущего показания счетчика и подготовка к проведению следукицего измерения.

После этого по команде с другого выхода блока 11 управления задатчик 10 эталонного интервала времени формирует интервал времени Т, в течение которого выходные импульсы компаратора 8 проходят через вентиль 9 на

1004746 счетный вход счетчика 15, выход которого соединен с блоком цифровой индикации..

Из анализа выражения (6) видно, что на точность измерения не оказывает влияния параметр е, который определяется физическими свойствами преобразователя и является случайной величиной, подверженной влиянию различных факторов — изменениям температуры, старению элементов конструкции устройства и т.д.

Кроме того, в устройстве обеспечивается линейная зависимость частоты преобразования и следовательно числа импульсов от изменения линей- 15 ного перемещения а также такие источники погрешности как дрейф нуля интегратора, нестабильность порога срабатывания компаратора не вносят погрешности в измерение. 20

Выбирая интервал усреднения Тз равным или кратным периоду напряжения питающей сети, можно значительно ослабить влияние сетевой помехи.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальЗО ный индуктивный преобразователь,.две, измерительные схемы, .подключенные к соответствующим обмотк.м дифференциального индуктивного преьбразователя, сумматор, один из .входов которогоЗ5 соединен с выходом первой измерительной схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерений, он снабжено многовходовым сумматором-интегратором, компаратором, четырьмя ключами, задатчиком эталонного интервала времени, блоком управления, вентилем н счетчикой.импульсов, выход второй измерительной схемы подключен к другому входу суМматора, выход которого соединен с одним из входов многовходового сумматора-интегратора, другие два входа которого .соответственно через первый и второй ключи подключены к выходам первой и второй измерительных схем соответственно,выход первой измерительной схемы через третий ключ, выход второй измерительной схемы через последовательно соединенные инвертор и четвертый ключ связаны с одним иэ входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом многовходового сумматора-интегратора, выход компаратора соединен с уп-, равляющими входами всех ключей и с входом цепи, состоящей иэ последовательно соединенных вентиля,задатчика эталонного интервала времени, блока управления, счетчика, второй выход. вентиля связан со вторьм входом счетчика, первый и четвертый ключи(выполнены с одним типом проводимости, второй и третий — с другим.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 386233, кл. G 01 В 7/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 697800, кл. G 01 В 7/02, 1979 (про тотип).

1004746

Составитель 0. Петраковский

Техред Ж. Кадтелевйч. Коррек тор H. KoPo >

Редактор Н. Горват

Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3t-35, Раушская наб., д. 4/5

Эаказ 1850/49

Филиал ППП Патент, г, ужгорсд, ул. Проектная, 4