Измерительный преобразователь перемещения

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий индуктивный датчик с последовательно соединенными измерительной и компенсационной обмотками,- подключенные к обмоткам датчика алгебраический сум матор и управляемый источник синусоидального тока, отсчетный блок, связанный с выходом алгебраического сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен генератором прямоугольных импульсов, ключом, управляющий вход которого связан с выходом генератора, дифференциальным интегратором, инвертирующий вход которого через ключ подключен к измерительной обмотке индуктивного датчика , неинверт1фукицнй - к выходу генератора, суммирующе-запоминакицим блоком, суммирующий и управляющий входы которого подключены к генераS тору, запоминаюп№1Й - к выходу дифференциального интегратора, выход (Л к управляемому источнику синусоидального тока, а управляемый источник синусоидального тока выполнен в виде интерполятора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 G 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3542735/18-28 (22) 18.01.83 (46) 30.04.84. Бюл. N 16 (?2) М.Ю. Михеев, Б.В. Чувыкин, М.E. Царькова и В.А. Фильчиков (53) 531.717(088.8) (56) 1. Федотов А.В. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. N. "Машиностроение", 1979, с. 133.

2, Авторское свидетельство СССР

У 877319, кл. G 01 В 7/00, 1980 (прототип). (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий индуктивный датчик с последовательно соединенными измерительной и компенсационной обмотками,. подключенные к обмоткам датчика алгебраический сумматор и управляемый источник синусои„„SU„„1089395 дального тока, отсчетный блок, связанный с выходом алгебраического сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен генератором прямоугольных импульсов, ключом, управляющий вход которого связан с выходом генератора, дифференциально интегратором, инвертирующий вход которого через ключ подключен к измерительной обмотке индуктивного датчика, неинвертирующий — к выходу генератора, суммирующе-запоминающим блоком, суммирующий и управляющий входы которого подключены к генератору, запоминающий - к выходу дифференциального интегратора, выходк управляемому источнику синусоидального тока, а управляемый источник синусоидального тока выполнен в виде ннтерполятора.

1089395

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в приборах для измерения перемещений, а также величин, которые могут быть преобразованы в перемещение (усилие, давление, уровень и т.д.).

Известно устройство для измерения перемещения, содержащее индуктивный датчик, включающий две измеритель- 10 ные обмотки, стабилизированный источник питания переменного тока 1.1).

Недостатками устройства являются значительная нелинейность и невозможность задания нулевой точки. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измерительный преобразователь перемещений, содержащий индуктивный датчик с последовательно соединенными 20 измерительной и компенсационной обмотками, подключенные к обмоткам датчика алгебраический сумматор и управляемый источник синусоидального тока, отсчетный блок, связанный с выходом алгебраического сумматора 1.21.

Недостатком устройства является наличие релейной обратной связи, приводящей к методической погрешности квантования и ухудшающей динамические характеристики устройства. Кроме того, при наличии в выходном напряжении датчика высокочастотных гармоник помех (например, сетевой) возникает дополнительная погрешность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что измерительный преобразователь пеРемещения, содержащий индуктив40 ный датчик с последовательно соединенными измерительной и компенсационной обмотками, подключенные к обмоткам датчика алгебраический сумматор и управляемый источник синусоидального тока, отсчетный блок, связанный с выходом алгебраического сумматора, снабжен генератором прямоугольных

„ импульсов, ключом, управляющий в од которого связан с выходом генератора, дифференциальным интегратором, инвер50 тирующий вход которого через ключ подключ н к измерительной обмотке индуктивного датчика, неинвертирующий — к выходу генератора, суммирующезапоминающим блоком, суммирующий и управляющий входы. которого подключены к генератору, запоминающий — к выходу дифференциального интегратора, выход — к управляемому источнику синусоидального тока, а управляемый источник синусоидального тока выполнен в виде интерполятора.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит алгебраический сумматор 1, отсчетный блок

2, ключ 3, дифференциальный интегратор 4, суммирующе-запоминающий блок

5, генератор О ирямоугольных импульсов, интерполятор 7, индуктивный датчик 8 перемещения (ИДП). ИДП 8 содержит измерительную 9 и компенсационную 10 обмотки и два подвижных якоря 11 и 12.

Последовательно соединенные измерительная 9 и компенсационная 10 обмотки подключены к входам алгебраического сумматора 1, выход которого соединен с входом отсчетного блока 2.

Измерительная обмотка 9 датчика 8 через ключ 3 соединена с инвертирующим входом дифференциального интегратора 4, выход которого подключен к запоминающему входу суммирующезапоминающего блока 5. Выход генератора прямоугольных импульсов подключен к управляющему. входу ключа 3, к неинвертирующему входу дифференциального интегратора 4 и к суммирующему и управляющему входам суммирующе-запоминающего блока 5. Выход суммирующе-запоминающего блока 5 через интерполятор 7 соединен с обмотками 9 и 10 датчика 8.

Преобразователь работает следующим образом.

Под действием выходного тока интеРполятора 7, протекающего через включенные последовательно измерительную 9 и компенсационную 10 обмотки ИДП 8, на них возникают падения напряжений У и Б, пропорциональные перемещениям подвижных якорей 11 и 12. Для обеспечения линейности функции преобразования в устройство введена отрицательная обратная связь между измерительной обмоткой 9 и интерполятором ?. Через ключ 3 напряжение с измерительной обмотки 9 поступает на инвертирующий вход дифференциального интегратора 4. Ключ

3 замкнут лишь во время положительной полуволны напряжения на измерительной обмотке 9, в это же время генератор 6 прямоугольных импульсов вырабатывает прямоугольный импульс напряжения амплитудой Б, поступаю20

П, = -2и а+ Uî (2) 25

Составитель Ю. Петраковский

Редактор С. Юско Техред Т.Дубиичак Корректор А. Ференц, Заказ 2917/36 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", ri Ужгород, ул. Проектная, 4 з 10893 щий на неинвертирующий вход дифференциального интегратора 4. Таким образом, интегратор интегрирует разность напряжений измерительной обмотки 9

U sin t и прямоугольно-изменяющего@ 5 ся напряжения с выхода генератора

6 прямоугольных импульсов

У "- 1 (-U+sin4+U )clt, (<) ip

« (43 где Т вЂ” постоянная интегрирования;

t и t+" моменты начала и конца положительной полуволны синусоидальных напряжений 0

H U10Учитывая равенство постоянной интегрирования полупериоду синуса

t4 й3 (4), можно записать

Таким образом, в установившемся режиме 2 U Uo выходное напряжение дифференциального интегратора

4 равно нулю, и выходное напряжение суммирующе-запоминающего блока

5 полностью определяется напряжением генератора 6 прямоугольных импульсов. При наличии некоторого рассог95 4 ласования на выходе дифференциального интегратора появляется напряжение рассогласования, которое скла дывается в суммирующе-запом нающем блоке 5 с напряжением генератора 6 прямоугольных импульсов. Поскольку выходное напряжение суммирующе-запоминающего блока 5 определяет амплитуды синусоидального напряжения на выходе интерполятора 7, всякое изменение напряжения на выходе суммирующезапоминающего блока 5 приводит к немедленному изменению амплитуды питающего синусоидального напряжения, т.е. ключ 3, дифференциальный,интегратор 4, суммирующе-запоминающий блок 5 представляют собой цепь отрицательной обратной связи, обеспечивающую стабильность амплитуды питающего напряжения ИДП 8. Устранение нелинейной (релейной) обратной связи позволяет исключить погрешность нелинейности и одновременно значительно сократить время переходного процесса уравновешивания. Применение ннтерполятора для формирования синусоидального питающего напряжения дает возможность свести к минимуму наличие высших гармоник в питающем напряжении датчика и тем самым уменьшить соответствующую составляющую погрешности.