Преобразователь перемещение-фаза

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения объектов. Цель изобретения - повышение точности за счет коррекции фазы опорного сигнала на входе фазометра. В преобразователь введены фазосдвигающий блок и усилители-ограничители, что дает возможность корректировать смещение нулевого уровня выходной характеристики чувствительного элемента изменением фазы опорного сигнала, которое возникает в процессе изготовления или длительной эксплуатации, а также при воздействии температуры на составные части преобразователя и датчик. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1562675 (21) 4684525/28 (22) 25.04,89 (46) 15.07,91. Бюл. N 26 (72) Н. Д. Конаков, А. Н. Трофимов, В. А.

Столяров и А. О. Хаева (53) 621.317.39:531.717(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1562675, кл. G 01 В 7/00, 1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ-ФАЗА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительный технике и может быть исИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения объектов.

Цель изобретения — повышение точности путем коррекции фазы опорного сигнала на входе фазометра, На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — векторная диаграмма выходных сигналов; на фиг. 3 и 4— графические зависимости выходных характеристик, соответственно, чувствительного . элемента и преобразователя перемещение — фаза в функции перемещения.

Преобразователь перемещение — фаза содержит чувствительный элемент 1, включающий в себя ферромагнитный якорь 2, установленный с воэможностью перемещения, симметрирующую ферромагнитную пластину 3, секции 4, 5 обмотки возбуждения, электрически соединенные последовательно согласно, секции 6, 7 измерительной обмотки, электрически соединенные последовательно встречно, сердечник 8; блок 9 Ы 1663397 А2 пользовано для измерения перемещения объектов. Цель изобретения — повышение точности за счет коррекции фазы опорного сигнала на входе фазометра. В преобразователь введены фазосдвигающий блок и усилители-ограничители, что дает возможность корректировать смещение нулевого уровня выходной характеристики чувствительного элемента изменением фазы опорного сигнала, которое возникает в процессе изготовления или длительной эксплуатации, а также при воздействии температуры на составные части преобразователя и датчик.

1 з. и. ф-лы, 4 ил, повышения достоверности измеряемого перемещения, в который входят ключи 10, 11, эталонный фазосдвигающий блок 12, блок

13 управления, шина 14 управления, а также генератор 15 синусоидального напряжения, блок 16 коррекции фазы опорного сигнала, усилители-ограничители 17, 18, фазометр

° юг

19, имеющий в своем составе выходной ка- 0 скад 20 усиления напряжения постоянного Ch тока, блок 21 регулирования чувствительно- (A) сти преобразователя. Параллельно секции 7 (д) измерительной обмотки подключен фазосд- со вигающий элемент 22, в качестве которого с выбран резистор, который в сочетании с индуктивностью измерительной обмотки представляет собой фазовращатель, Преобразователь работает следующим образом.

При подключении обмотки возбуждения (секции 4, 5) к источнику 15 синусоидального напряжения в секциях 6, 7 измерительной обмотки возбуждаются напряжения Ордб и Upp, соответственно. С помощью фаэосдвигающей цепи (параллельно

1663397 фвых =ф1 P2 =

= агс19 где уЪых — фаза результирующего суммарного сигнала О относительно вектора на- 35 пряжения Ооп, фЪ вЂ” угол сдвига фаз между векторами напряжений Ораб (x) и Ооп (х).

При изменении модулированных напряжений.Орав (х) и Uoq(x) на секциях 6, 7 40 измерительной обмотки в функции перемещения изменяется величина и фаза суммарного (результирующего) сигнала на величину(р1- ), ÷òo поясняет векторная диаграмма выходных сигналов датчика (фиг. 45

2), на которой напряжения, соответствующие .максимальному зазору др <, обозначены штрихом, а без него — напряжения, соответствующие минимальному зазору дракин, 50

При измерении перемещений в рабочем режиме управляющий сигнал на шине

14 отсутствует, на инверсном выходе блока

13 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 5 ->

11 и открывает его. C прямого выхода блока

13 сигнал поступает на вход ключа 10 и закрывает его. Суммарное синусоидальное напряжение 0 с выхода секций 6, 7 измесоединенные индуктивность секции 7 измерительной обмотки и элемент 22) фазу синусоидального напряжения Ооп смещают относительно синусоидального напряжения Ораь на угол фо более 90, но менее

180 . Напряжения Ораь и Ооп геометрически суммируют на секциях 6, 7, а результирую-. щий сигнал U и опорный сигнал Ооп через ключ 11 и блок 16 коррекции фазы опорного сигнала подают на входы усилителей ограничителей 17, 18 соответственно, с выходов которых сигналы О и Оад подают соответственно на сигнальные входы Вх.1 и Вх.,2 фаэометра 19, регистрирующего разность фаэ ъых между сигналами U и О,п в виде напряжения постоянного тока Оаых.

При перемещении контролируемого объекта и связанного с ним якоря 2 в направлении увеличения зазора др обеспечивается модуляция напряжения на обмотках 6, 7 в функции перемещения др, Напряжение Орае, возбуждаемое в секции 6, уменьшается, а напряжение Оо, возбуждаемое. в секции 7, возрастает, Функция преобразования определяется выражением

25 рительной обмотки поступает на вход первого усилителя-ограничителя 17, а опорное синусоидальное напряжение Uon — через открытый ключ 11 и блок 16 поступает на вход усилителя-ограничителя 18.

С выходов усилителей-ограничителей

17, 18 сигналы О и U>< поступают на входы фаэометра 19, который регистрирует изменение фазы суммарного сигнала в функции перемещения умных= f(Dp) на его входах в виде изменения напряжения постоянного тока в функции перемещения, Повышение точности измерения за счет введения блока 16 коррекции фазы опорного напряжения Ооп и блока 21 регулирования чувствительности преобразователя поясняют фиг, 3 и 4, где сплошными линиями изображена выходная характеристика чувствительного элемента <раых= 1(др), снятая при градуировании датчика в процессе изготовления с регистрацией результатов градуирования на выходе фаэометра 19 в виде напряжения постоянного тока Оаых =

=f (др) и документированием результатов градуирования в формуляре датчика.

В процессе экСплуатации датчика, вследствие временной нестабильности составных частей чувствительного элемента трансформаторного датчика и от воздействия температуры, нулевое значение выходной характеристики чувствительного элемента р,ых= f (др) может смещаться (на фиг. 3 изображена штриховыми линиями) параллельно выходной характеристике снятой при градуировании (изображена на фиг, 3 сплошной линией), что приводит к снижению точности измерения перемещений.

Для исключения смещения нуля выходной характеристики датчика с помощью блока 16, представляющего собой регулируемый фазовращатель, плавно смещают фазу опорного сигнала U

Вх,2 фаэометра 19, относительно которого измеряется фаза результирующего U . сигнала, таким образом, что выходная характеристика чувствительного элемента приближается и совпадает с выходной характеристикой, изображенной на фиг. 3 сплошной линией, В результате коррекции смещения нуля выходной характеристики чувствительного элемента исключается и смещение нуля выходной характеристики преобразователя, регистрируемой фаэометром 19.

Помимо смещения нуля выходной характеристики датчика, вследствие временной нестабильности и дестабильности факторов (температура и др) составных частей чувствительного элемента 1, блока 9 по1663397 вышеиия достоверности информации измеряемого перемещения и фаэометра 19 в процессе эксплуатации изменяется чувствительность преобразования датчика (на фиг, 4 выходные характеристики изображены штриховыми линиями), т, е. снижается точность измерения перемещений.

Для исключения изменения чувствительности преобразования датчика с помощью блока 21 регулирования чувствительности, включенного между выходом и входом выходного каскада 20 усиления напряжения постоянного тока фазометра, изменяют плавно чувствительность преобразования фазометра 19 перед проведением измерений в процессе эксплуатации с помощью блока 21 исключается возникающее изменение чувствительности датчика, обусловленное воздействием датчика, воздействием дестабилизирующих факторов и временной нестабильностью параметров составных частей преобразователя, т, е. повышается точность измерения перемещений.

Формула изобретения

5 1, Преобразователь перемещения — фаза по авт, св. М 1562675, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок коррекции фазы опорного сигнала и два усилителя-ограничителя, 10 первый крайний вывод измерительной обмотки через первый усилитель-ограничитель подключен к первому сигнальному входу фазометра, выходы эталонного фазосдвигающего блока и первого ключа через

15 последовательно соединенные блок коррекции фазы опорного сигнала и второй усилитель-ограничитель подключены к второму сигнальному входу фаэометра.

2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю20 шийся тем, что в него введен блок регулировки чувствительности, а выход фазометра через блок регулировки чувствительности подключен к входу управления фазометра.

1663397

1663397

Составитель В.Подолян

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор A.Îñàóëåíêo

Редактор М.Товтин

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2256 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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