Антенный преобразователь перемещения в фазу

 

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения объектов. С целью повышения точности преобразователя, содержащего генератор 1 синусоидального напряжения, антенный датчик 2 вихревых токов, фазосдвигающий блок 3, масштабирующий блок 4, сумматор, фазометр 7, в него введен согласующий блок 5, а датчик 2 выполнен содержащим конденсатор 8, катушку 3 индуктивности, резистор 10, якорь 11, дополнительную катушку 12 индуктивности. За счет введения дополнительной катушки 12 выходные напряжения датчика меняются в разные стороны, что влечет увеличение точности измерения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОО

Х)

6д

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 3 АВтОРСК0МУ СБИДETEJlt CTBY (21) 4814295/24 (22) 16.04.90 (46) 23,05.93. Бюл. ¹ 19 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Н,Д.Конаков, О.Д.Глухов, В.А.Столяров и Г.А,Киреева (56) Шляпошников Б.М. Антенный датчик вихревых токов. — Л.:. Судостроение, 1971, с.132 — 139, рис.54.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1260664, кл. 6 01 В 7/00, 1984. (54) АНТЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ФАЗУ (57) Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может

» 4 1817243 А1 (я)5 Н 03 М 1/64, G 01 B 7/00 быть использовано для измерения перемещения объектов. С целью повышения точности преобразователя, содержащего генератор 1 синусоидального напряжения, антенный датчик 2 вихревых токов, фазосдвигающий блок 3, масштабирующий блок 4, сумматор, фазометр 7, в него введен согласующий блок 5, а датчик 2 выполнен содержащим конденсатор 8, катушку 3 индуктивности, резистор 10, якорь 11, дополнительную катушку 12 индуктивности.

За счет введения дополнительной катушки

12 выходные напряжения датчика2 меняются в разные стороны, что влечет увеличение точности измерения. 3 ил.

181 7243

Преобразователь работает следующим образом. 30

При подключении колебательного контура L1 — С антенного датчика 2 через последовательно соединенный с ним резистор R к генератору синусоидального напряжения

1 по катушке индуктивности L1 колебатель- 35 ного контура, настроенного на частоту генератора 1, проходит переменный ток, создающий электромагнитное поле, излучаемое в пространство, под действием которого наводятся вихревые токи в 40 электропроводящем рабочем якоре (объекте контроля) 8. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушку индуктивности L1 колебательного контура и в результате взаимодействия первоначаль- 45 ного электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности L1 и электромагнитного поля вихревых токов изменяются параметры колебательного контура L1-С, а. следовательно, изменяются и 50 выходные напряжения антенного датчика . Up)(x) и 0 2(x), которые изменяются в функции перемещения электропроводящего рабочего якоря по нелинейному закону близкому к экспоненциальному. 55

С помощью фазосдвигающего блока 3 фазу синусоидального напряжения Од1(х) смещают относительно синусоидального напряжения Од (х) на угол Q более 90О, но

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения перемещений объектов.

Изобретение направлено на повышение точности измерения, На фиг.1 приведена электрическая блок-схема антенного преобразователя перемещения в фазу; на фиг,2 — векторная диаграмма выходных сигналов антенного преобразователя перемещения в фазу; на фиг.3 — зависимости, поясняющие повышение линейности выходной характеристики преобразователя перемещения.

Антенный преобразователь перемещения s фазу содержит генератор синусоидального напряжения 1, антенный датчик вихревых токов 2, в который входят параллельный колебательный контур 1 1 — С сдобавочным сопротивлением R, вторая катушка индуктивности L2 индуктивно связанная с катушкой L1 колебательного контура и рабочий якорь 8 (объект контроля), установленный с возможностью перемещения, фазосдвигающий блок 3, масштабирующее звено 4, согласующее устройство Б, сумматор 6, регистрирующий прибор — фазометр

5

25 менее 180О, Напряжения Одг(х) с выхода согласующего устройства 5 и Од (х) с выхода фазосдвигающего блока 3 через масштабирующее звено 4 поступают на входы сумматора 6. На сумматоре 6 происходит

t геометрическое сложение сигналов Од (х) и

Од2(х). С выхода сумматора снимается результирующий сигнал Орез(х) с изменяющейся фазой результирующего сигнала в функции перемещения уъых= f(x), Сигналы

Un с выхода генератора синусоидального напряжения 1 и Upe>(x) с выхода сумматора

6 поступают соответственно нэ первый и второй входы регистрирующего приборафазометра 7, который регистрирует разность фаэ pevx между сигналами Upend(x) и

Un.

При перемещении контролируемого объекта и связанного с ним электропроводящего рабочего якоря 8 (в направлениях, указанных на фиг.1 стрелками) изменяется величина измеряемого перемещения Х, а следовательно, изменяется и величина напряжейий Од1(х), снимаемого со свободного вывода катушки индуктивности L2 и Од (х), снимаемого с точки соединения резистора

R с колебательным контуром L1 — С.

Напряжения Од1(х) и Од2(х) связаны с перемещением X зависимостью близкой к экспоненциальной, т.е. обеспечивается модуляция по амплитуде напряжений в функции перемещения Х.

Функция преобразования антенного преобразователя перемещения в фазуопределяется выражением: живых = ф1 Pz =

= arctg

cos g<+ О"

Ц 2 х где Ъых — фаза результирующего суммарного сигнала Upend(x) относительно вектора напряжения Un, ф> — угол сдвига фаз между векторами напряжений Од2(х) и Од1 (х).

Изменение по амплитуде сигнала Од (x) в функции перемещения, например, по возрастающему закону приводит к изменению сигнала Од2(х) по убывающему закону.

Иэ выражения (1) видно, что в результате одновременного изменения по амплитуде сигналов Uä1 (х) и Одг(х) в разных направлениях приращение фазы результирующего сигнала (p> — рг) на единицу перемещения увеличивается, что приводит к увеличению чувствительности и точности измерения.

Повышение точности измерения за сЪет повышения линейности выходной характеристики преобразователя перемещения достигается следующим образом.

Путем подбора элементов фазовращающего блока 3 (представляющего собой фазовращатель типа R* — С или L-R*) устанавливается необходимый угол ф, между напряжениями 0д1 (х) и 0дг(х), а равенство этих напряжений обеспечивается путем подбора элементов масштабирующего звена 4 (представляющего собой делитель напряжения или масштабирующий усилитель) в точке Хб диапазона измерения, где крутизU1 х на зависимости = f(x) минималь0г х на, при этом добиваются максимальной линейности выходной характеристики »= f(x) (фиг.Зв), которая в 2-3 раза больше по сравнению с известным устройством, .Повышение точности измерения, вследствие уменьшения температурной погрешности в предлагаемом антенном преобразователе перемещения в фазу достигается за счет исключения влияния изменения величины напряжения генератора 1 (питающего преобразователь перемещения) при воздействии температуры или вследствие временной нестабильности его выходного напряжения. Это объясняется следующим образом.

При изменении от воздействия температуры или вследствие временной нестабильности, например, напряжения 0л с выхода генератора 1 синусоидального напряжения в сторону увеличения возрастан т пропорционально и йапряжения 0дг(х) и Од1 (х) с выходов согласующего устройства 5 и масштабирующего звена 4 соответственно; а отношение сигналов

01 х, входящее

Ц г х в выражение (1) остается неизменным и фаза peex = f(x) результирующего сигнала нэ выходе сумматора 6 остается также неизменной, т.е. повышается точность измерения перемещений.

Использование предлагаемого антен 5 ного преобразователя перемещения в фазу позволит в 2 — 3 раза повысить линейность выходной характеристики и исключить влияние на точность измерения перемещений изменения величины напряжения питающе10 го генератора, а также увеличить чувствительность преобразования, т,е. повысить точность измерения перемещений.

Ф,ормула изобретения

Антенный преобразователь перемещения в фазу, содержащий генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом антенного датчика вих20 ревых токов, фазосдвигающий блок, сумматор, выход которого соединен с одним входом фазометра, выход которого является выходом преобразователя, один вход сумматора через масштабирующий блок соеди25 нен с выходом фазосдвигающего блока, о тлича ющийся тем,что,сцельюповышения точности преобразователя, в него введены согласующий блок и дополнительная катушка индуктивности, антенный датчик

30 вихревых таков содержит параллельно соединенные конденсатор и катушку индуктивности, одна точка их соединения является входом датчика, а другая — его выходом и через резистор соединена с общей шиной, 35 дополнительная катушка индуктивности включена параллельно катушке индуктивности датЧика, один вывод которой соединен с общей шиной, а другой — с входом фазосдвигающего блока, выход антенного датчи40 ка вихревых токов через согласующий блок соединен с другим входом сумматора, выход генератора синусоидального напряжения — с другим входом фазометра.

g (х) Составитель А.Акимов

Техред М.Моргентал Корректор А.Обруча р

Редактор Q.Ñòåíèíà

Заказ 1730 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1817243

Урезах) о ог Д/рр

f у/(х)