Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений

 

Союз Советскнх

Соцналнстнчесннв

Республнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (,765643 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.12.78 (21) 2692948/18-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) 11риоритет— (5I ) М Кл з

G 01 В 7/00

Гвеудвротвенный комитет

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень № 35 (53) УДК 531.717 (088.8) лв делом изобретений и открытий

Дата опубликования ойисания 28.09 80

Ф. Б. Гриневич, M. Н. Сурду и Г. И. Войченко (72) Авторы изобретения

Институт электродинамики AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНОГ1 ТРАНСФОРМАТОРI!ЫИ МОСТ

Дз)Я ИЗМЕРЕНИЯ 11ЕРЕМЕ1ЦЕНИЛ

Изобретение относится к измерительной .гехнике и может быть использовано для измерения перемещений.

Известен емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержагций трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, компаратор токов с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками, емкостной преобразователь перемещения с дифференциальными токовыми электродами и потенциальным электродом, 10 образцовую меру емкости и указатель равновесия. Г1одключением токовых электродов преобразователя к дифференциальным обмоткам компаратора токов достигают равенства потенциалов на этих электродах, что позволяет обеспечить равномерность

15 электрического поля в рабочем. объеме преобразователя и получить связанные с этим исключительно высокие линейность и точность преобразования механического перемещения в электрическую емкость, что, в зв конечном счете, обеспечивает высокую точность измерения перемещения 1Ц. . Эта потенциально высокая точность измерения ограничена наличием зависимости емкости преобразователя от вариации геомет- рических и электрических характеристик рабочего объема преобразователя (в частности ширины зазора между потенциальным и токовым электродами и диэлектрической проницаемости среды между этими электродами).

Наиболее близким по технической сущ-. ности к предлагаемому является емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, первый компаратор токов с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками, второй компаратор токов с дифференциальными и вторичной обмотками, дифференциальный емкостно и преобразователь с потенциальным электродом, подключенным к нерегулируемой обмотке трансформатора напряжения, и дифференциальными токовыми электродами, подключенными к дифференциальным обмоткам первого компаратора токов, первую образцовую меру емкости, включенную между регулируемой обмоткой трансформатора напряжения и дополнительной обмоткой первого компаратора токов, указатель

?65643

3 равновесия, подключенный к указательной обмотке первого компаратора, последовательно соединенные управляемый делитель напряжения и вторую образцовую меру емкости, включенные параллельно первой образцовой мере емкости, фазочувствительный выпрямитель, опорный вход которого подключен к нерегулируемой обмотке трансформатора напряжения, а выход -- к управляющему входу управляемого делителя напряжения, третью образцовую меру емкости, подключенную к иерегулируемой обмот-. ке трансформатора напряжения и к одной из дифференциальных обмоток второго компаратора токов, другая дифференциальная обмотка которого включена последовательно с дифференциальными обмотками первого компаратора токов 12). If

При номинальных значениях геометрических и электрических характеристик рабочего объема преобразователя сумма токов, протекающих по цепям токовых электродов преобразователя, равна току, протекающему через третью образцовую меру емкости. Разностный ток в выходной обмотке второго компаратора токов равен нулю, напряжение на выходе управляемого делителя напряжения отсутствует. Урявновешивание моста осуществляется путем регулирования тока, про- 25 текакнцег<> через первую образцовую меру емкости, при помощи изменения числа витков регулируемой обмотки трансформатора напряжения.

Г!ри отклонении геометрических и электзо рических характеристик рабочего объема преобразователя от их номинальных значений равновесие во втором компараторе гокон нарушается, что приводит к появлению тока в цепи второй образцовой меры емкости. Если коэффициенты передачи звеньев удовлетворяют определенному условию, то, в принципе, в устройстве возможна к<>мпенсяция погрешности измерении перемеllj< ния, обусловленная вариацией характеристик рабочего объема преобразователя.

Недостаток устройства — ограниченная степень компенсации упомянутой погрешности из-за неизбежной на практике нестабильности коэффициентов передачи таких достаточно сложных узлов как интегратор, фазочувствительный выпрямитель, управляемый делитель напряжения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что второй компаратор токов снабжен дополни- fe тельной обмоткой, а мост снабжен последовательно соединенными вторым управляемым делителем напряжения, идентичным перному, и четвертой образцовой мерой емкости котора н подключена к дополнительной

И обмотке второго компаратора токов, усилителем, вход которого подключен ко вторич ной обмотке второго компаратора токов, я выход — - ко входу фазочувствительного Вь14 прямителя, управляющий вход второго уп. равляемого делителя напряжения п<>дклк>чен к выходу фазочувствительно<о выпрямителя а опорный вход второго управляемого делителя напряжения подключен к нерегулируемой обмотке трансформатора напряжения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Оно содержит трансформатор 1 напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками 2 и 3, первый компаратор 4 токов с дифференциальными, дополнительной и указательной обмотками 5, 6, 7, 8, второй компаратор 9 токов с дифференциальными, дополнительной и вторичной обмотками 10, 11, 12 и 13, дифференциальный емокстной преобразователь 14 с потенциальным электродом 15, подключенным к нерегулируемой обмотке 3 трансформатора нанряжения 1, и дифференциальными токовыми электродами 16, 17, подключенным к дифференциальным обмоткам 5, 6 первого ком паряторя 4 токов, первую образцовук> меру

18 емкости, включенную между регулируе мой обмоткой 2 трансформатора 1 няпря жения и дополнительной обмоткой 7 пер ного к<>мпаратора 4 токов, указатель 19 равно»<сия, подключенный к указательной <)6 мотке 8 этого компаратора, последователь

Н<> соеди ненн ые управляемый делитель 2(> напряжения и вторук> образцовук> меру 21 емкости, вклк>ченные параллельно первой образцовой мере 18 емкости, фазочувствитель ный выпрямитель 22, опорный вход которо го подклк>чен к нерегулируемой обмотке трансформатора 1 напряжения, управляемый делитель 23 напряжения. управляк>щий вход которого подключен к выходу фязочув

< твительног<> выпрямителя 22, третью н чет вертую образцовые меры 24 и 25 емкости, усилитель 26, входом подключенный К<> вторичной обмотке 13 второго компаратора 9 токов, я выходом -- ко входу фазочувствительного выпрямителя 22.

Устройство работает следукнцим образом.

Напряжение с нерегулируемой обмотки

3 трансформатора 1 подается на потенциальный электрод 15 преобразователя 14 и вы зывает появление токов, протекакнцих по токовым электродам 16, 17 и дифференциальным обмоткам 5, 6 компаратора 4. Магнитный поток, создаваемый этими токами компенсируется противофазиым магнитным потоком, создаваемым током, протекающим через первую IS и вторую 21 образцовые меры 18 и 21 емкости и дополнительную обмотку 7 компаратора 4 токов. Компенсация погрешности измерения от вариации re<>метрических и электрических характеристик преобразователя осуществляется при помощи следящей системы, образованной усилителем 26, фазочувствительным выпрямителем 22, управляемым делителем 23 нанряСоставитель В. Николаев

Редактор М. Келемеш Техред К. Шуфрин Корректор Н. Григорук

Заказ 6916/l5 Тираж 80! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

l f3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4