Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений

 

О П И б-4ИФ-"И

ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Союз Советскнк

Соцнэлнстнческнк

Республик

») 625128 (61) Дополнительное к авт. сви%-ву(22) Заявлено 140575 (2I) 2134280/18с присоединением заявки 34— (23) Приоритет (43) Опубликовано 2509.78,Бюллетень (45) Дата опубликования описаиия080 (5l) М. Кл.

Ц 01 В 7/00

Госуларственный комит«т

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК531.717 (088.8) (72) Автор изобретения

Ф.Б.Гриневич

Pl) Заявитель

Институт электродинамики AH Украинской ССР (54) ЕМКОСТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ пеРемещений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений, расстояний, углов.

Известны ус1ройства дня измерения перемещений, содержащие емкостной преобразователь (11 .

Недостаток известных устройств заключается в низкой точности и узком диапазоне измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения, усилитель сигнала неравновесия и дифференциальный емкостной преобразователь с переменной площадью пластин, две иэ которых являются дифференциальными, а третья — общей $2).

Недостаток известного емкостного трансформаторного моста заключается в низкой точности измерения, обусловленной неравномерностью электрического поля в зазоре между пластинами дифференциального преобразователя.

Последнее вызвано тем, что все три пластины дифференциального преобразователя в известном устройстве находятся под разными потенциалами.

Для улучшения линейности и повышения точности измерения перемещений емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений снабжен дифференциальным трансформатором (компаратором) тока, две встречные обмотки которого включены между соответствующими дифференциальными пластинами емкостного преобразователя и одним из концов вторичной обмотки трансформатора напряжения (общей точкой), другой конец вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с общей пластиной преобразователя, а усилитель сигнала неравновесия соединен с указательной обмоткой дифференциального трансформатора тока.

Кроме того, емкостной трансформаторный мост снабжен образцовой мерой емкости, а дифференциальный трансформатор тока снабжен дополнительной нерегулируемой обмоткой, один конец образцовой меры емкости соединен с обшей точкой через дополнительную обмотку дифференциального трансформатора, а второй - через РегулИРуемую вторичну обмотку трансформатора .напряжения.

625128 )

На чертеже дана принципиальная .схема емкостного трансформаторного моста для измерения перемещений.

Иост содержит трансформатор 1 напряжения с нерегулируемой 2 и регулируемой 3 вторичными обмотками, дифференциальный емкостной преобразователь 4 с общей 5 и дифференциальными 6 и 7 пластинами, подключенный общей пластиной 5 к одному концу нерегулируемой обмотки 2 трансФорматора 1. напряжения,дифференцн- альный трансформатор 8 тока с обмотками 9-12, подключенный своими встречно включенными обмотками между соответствующими дифференциальными пластинами 6 и 7 преобразователя и вторым концом обмотки 2 трансформатора 1 напряжения (общей точкой), образцовую меру 13 емкости, подключенную своими двумя выводамИ к общей точке через обмотку 3 трансформатора напряжения, и обмотку 11 дифференциального трансформатора 8 тока, а также усилитель 14 сигнала неравновесия, ко входу которого подключена указательная обмотка 12.

Устройство работает следующим образом.

Если общая пластина 5 находится строго в среднем положении, емкости с общей пластины 5 на каждую из дифференциальных пластин 6 и -7 равны.

Так как эти емкости находятся под равными потенциалами, равны и токи, протекающие через эти емкости. Протекая по обмоткам 9 и 10 дифференциального трансформатора 8 тока, эти токи создают два равных и противофаэных магнитных потока. В результате сигнал, наводимый в указательную обмотку 12, равен нулю и мост уравновешен при условии, что ток, протекающий через образцовую меру

13 емкости, ранен нулю, т.е. число витков регулируемой обмотки 3 трансформатора 1 напряжения равно нулю.

При,смещении общей пластины 5 преобразователя 4 относительно средней линии между дифФеренциальными пластинами 6 и 7 возникает неравенство дифференциальных емкостей, а следовательно токов и магнитных потоков дифференциальных обмоток трансформатора 8 тока. дифференциальный магнитный поток в сердечнике при этом пропорционален измеряемому перемещению.

Этот магнитный поток уравновешивается при помощи магнитного потока, возникающего при протекании тока образцовой меры 13 емкости через дополнительную обмотку 11 дифференциального трансформатора 8 тока. Измеряемое перемещение отсчитывается по равновесному значению числа витков регу.— лируемой обмотки 3 трансформатора 1 напряжения.

В точке равновесия моста магнитный поток в сердечнике дифференциального

4 трансформатора 8 тока н напряжение на всех его обмотках равно нулю.

Поэтому дифференциальные пластины

6 и 7 преобразователя находятся под нулевым потенциалом, а общая — под потенциалом вторичной обмотки 2 трансформатора 1 напряжения. Последнее обстоятельство позволяет обеспечить в высокой степени однородное поле в зазоре преобразователя, и, тем самым, существенно повысить линейность и точность измерения перемещения.

Экспериментальная проверка предложенного устройства для случая измерения угловых перемещений показала, что погрешность измерения перемещений может быть снижена до величины, меньшей десяти угловых секунд.

Формула изобретения

1. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения, усилитеЛь сигнала неравновесия, дифференциальный емкостной преобразователь с переменной активной площадью пластин,,дне .из которых являются дифференциальными; третья — общей, о т л ич а ю, шийся тем, что, с целью улучшения линейности и повышения точности измерения, он снабжен дифференциальным трансформатором (компаратором) тока, две встречные обмотки которого включены между соответствующими дифференциальными пластинами емкостного преобразователя и одним концом вторичной обмотки трансформатора напряжения (общей точкой), другой конец вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с общей пластиной преобразователя, а усилитель сигнала неравновесия соединен с указательной обмоткой дифференциального трансформатора тока.

2. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений по п.l, отличающийся тем, что он снабжен образцовой мерой емкости, дифференциальный трансформатор тока снабжен дополнительной нерегулируемой обмоткой, трансформатор напряжения снабжен регулируемой вторичной обмоткой, один конец образцовой меры емкости соединен с общей точкой через дополнительную обмотку дифференциального трансформатора тока, а второй-через регулируемую обмотку трансформатора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения .

М.-Л. 1966.

2ЛСХ,КоИенда2е. Capacitive Юер1аеетеи1 transdusers mike high accuracy аид reaoFution.моиг паЕ о1 Scientific

Gusher uòèåèÛ.(Journal о1 Physics Е) l96B.

Geeiee2,Volume 1.

625128

Составитель В.Ляхов

Редактор Т.Шагова Техред К. Гаврон Корректор С. Гарасиняк

Заказ 5388/35 Тирах 872 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СОвета Министров СССР

llo делам иэобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.yìrîðîä, ул.Проектная,4