Способ измерения перемещений и устройство для его осуществления
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
G 01 D 5/12
Hpllccединением 33BBvH
Государственный комитет (23) Прлоритет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹ 37 (45) Дата опубликования описания 04.01.81 по делам изобретений и открытий (53) УДЫ 621.317.39:
:531.14 (088.8) (72) Авторы изобретевия
В. К. Чертыковцев и Г. Н. Яговкии
Куйбышевский политехнический институт имени В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕР EH ИЯ ПЕРЕМЕЩЕН И Й
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерений перемещений или положения подвижного объекта.
Известен способ измерения линейных перемещений дифференциальным индуктивным преобразователем, обмотки которого переключают с последовательно-встречного на последовательно-согласное и измеряют с|ггналы, пропорциональные соответственно разности и сумме индуктивностей этих обмоток при изменении измеряемого перемещения на некоторую наперед заданную стабильную величину, а об измеряемом перемещении судят по отношению полученных сигналов (1). Способ осуществляют устройством, содержащим дифференциальный преобразователь перемещений и присоединенный к нему через переключатель делитель напряжений.
Недостатком известного способа и устройства является сложность реализации и ограниченность применения, в основном, для преобразователей с гиперболической функцией передачи по измеряемому параметру.
Из известных способов наиболее близким к описываемому является способ измерения перемещений трансформаторным преобразователем, имеющим пару подвижных и пару нсподвижных обмоток, каждая из которых включена в одну из двух измерительных схем, заключающийся в том, что выходы измерительных схем соединяют параллельно-согласно и измеряют величину выходного сигнала. Благодаря трансформаторной связи между обмотками преобразователя, включенными в обе измерительные схемы, обеспечивается компенсация нелинейности выходной характеристики преобразователя 12).
Способ осуществляется с помощьюустройства. содержащего трансформаторный преобразователь перемещений с парой по15 движных и парои неподвижных обмоток, две измерительные схемы с разными коэффициентами передачи, в каждую из которых включена соответствующая пара обмоток преобразователя, и блок регистра20 ции
Недостатком известного способа является то, что дополнительные погрешности, вызываемые изменениями внешних условий, например, температуры или напряже ния источника питания, а также обусловленные старением или дрейфом характеристик элементов измерительных схем и т. и., снижают его точность.
Цель изобретения — повышение точности измерения путем автоматической
769308 (2) 40
1 =- а II I = ах (1) 65 коррекции выходной характеристики преобразователя во всем диапазоне измерений прн изменении внешних условий.
Цель достигается тем, что переключают выходы измерительных схем параллельно-встречно, измеряют величину выходного сигнала, сравнивают полученные выходные сигналы и по нх разности судят о перемещении.
Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что оно снабжено управляемым переключателем, включенным между выходами обеих измерительных схем и входом блока регистрации, и блоком управления, выход которого подключен к управляющему входу управляемого переключателя и к другому входу блока регистрации.
Блок регистрации может быть выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и роверсивного счетчика.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа.
Устройство содержит дифференциальный трансформаторный преобразователь 1 перемещений с парой неподвижных обмоток 2 и / и парой подвижных обмоток 4 и
5, размещенных по обе стороны от неподвижных обмоток: в нулевом положеHèII— на равных расстояниях от них. Одна пара обмоток 2 «8 включена в измерительную схему 6, выполненную в виде моста на четырех транзисторах, к входной диагонали которого подключен через трансформатор
7 источник 8 напряжения питания переменíî"o тока. Другая пара обмоток 4 н 5 включена во вторую измерительную схему
9, выполненную на двух транзисторах. Нагрузочные резисторы 10 и 11, образующие выходы обеих измерительных схем, подключены через управляемый переключатель 12 к блоку 18 рсгистрацип. Блок 14 управления подключен выходом к управляющему входу управляемого переключателя 12 и к другому входу блока 18 регистрации, который может быть выполнен в Bllде последовательно соединенных аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 15 и рсверсивного счетчика 16. С выхода счетЧИКа СННМавт ВЫХОДНОЙ СН.-2I<"„Ë Х„„х УСтройства.
Способ осуществляют следующим 00разом.
С помощью блока 14 управления и управляемого переключателя 12 соединяют выходы измерительных схем 6 и 9 параллельно-согласно и подключают на вход
АЦП 15. Поскольку токи 1н, и 1н„в нагрузочных резисторах 10 и 11 измерительных схем 6 и 9 могут быть описаны в линейном приближении выражениями где а, и а2 — коэффициенты усиления измерительных схем 9 и 6 соответственно; х — измеряемое перемещение, то аналоговый выходной сигнал Vl, измеряемый на входе АЦП 15 при параллельносогласном соединении выходов измерительных схем, описывается выражением
V, = — R,„(1н, -- /;,):= — Rвх(а,, а.,)х =- /г,х, где R„, — вхо гное сопротивление АЦП;
/г, = R„(aI + а,) — суммарный коэффициент передачи.
АЦП преобразует этот сигнал s код, записываемый в реверсивном счетчике 16, который включен в режим прямого счета блоком 14 управления.
20 В следующем такте измерения с помощью блока 14 управления и управляемого переключателя 12 соединяют выходы измерительных схем 6 и 9 параллельно-встречно и измеряют величину выходного сигнала
V2, равную
V2 = R„j1I-I, — /н,) =- R. а, — a ) -=- /гх.;, (3) где /г2 = R..lal — а2) — разностный коэффи30 циент передачи.
Сигнал V2 преобразуется в АЦП 15 в код, поступающий в реверсивный счетчик
16, который переключен сигналом блока
/4 управления в режим реверса, Ial что
35 этот сигнал вычитается из записанно;о в пем сигнала Vl.
На выходе счетчика 16 формируется сигнал x,„.,„, равный хвых = VI — 1 2 = (/г1 — k2) х °
Так как при изменении напряжения питания источника В температуры окружающей среды нли вследствие старения элсмен45 тов коэффнциенты передачи kl и k2 изменяются аналогично (благодаря тому, что они являются функциями коэффициентов а и а, измерительных схем, которые изменяются взаимосгязанно вследствие того, что в обеих схемах измеряются сигналы одного и то;о жс преобразователя), то погрешность измерения данным способом значительно уменьшается. Если, например, коэффициенты передачи /г, и /г2 получат некоторые приращения Л/г, и Л/г2 (вследствие нестабильности внешних условий), то выходные сигналы Г, н V2 в соответствии с уравнения.,ш (2) II (3) будут равны: бО ("., +AkI)x и (k2+Ak2)x, следовательно, сигнал х, „станет равным хвых =! Й! — "- 2,) + (4kl — Л/г2) )х, 769308 т. е. абсолютная погрешность измерения уменьшается на величину М в любой точке диапазона измерения.
Очевидно, что указанные соображения справедливы и в том случае, когда функция преобразования преобразователя описывается не только линейным уравнснисм, как показано выше, но и полиномом более высокой степени.
Формула изобретения
1. Способ измерения перемещений трансформаторным преобразователем, имеющим пару подвижных и пару неподвижных обмоток, каждая из которых включена в одну из двух измерительных схем, заключаюшийся в том, что выходы измерительных схем соединяют параллельно-согласно и измеряют величину выходного сигнала, о тл и ч а ю щий ся тем, что, с целью повышения точности измерений, переключают выходы измерительных схем параллельновстречно, измеряют величину выходного сигнала, сравнивают полученные выходные сигналы и по их разности судят о перемещении.
2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее трансформаторный преобразователь перемещений с парой подвижных и парой неподвижных обмоток, две
5 измерительные схемы с разными коэффициентами передачи, в каждую пз которых включена соответствующая пара обмоток преобразователя, и блок регистрации, от.в и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено
10 управляемым переключателем, включенным между выходами обеих измерительных схем н входом блока регистрации, и блоком управления. выход которого подключен к управляющему входу управляемого персклю15 чателя и к другому входу блока регистрации.
3. Устройство по п. 2, отл и ч а ю щеес я тем, что блок регистрации выполнен в виде последоватсльно соединенных анало20 го-цифрового преобразователя и реверсивного счетчика.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
25 1. Авторскос свидетельство СССР № 386233, G 01 В 7/14, 1970.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2455128 18-28, G 01 В 7 00, !
977 (прототип). лг»о
Составитель С. Скрыпник
Текред О. Павлова
Корректор С. Файн
Редактор С 1 итоза
Тип. Хавьк. фил. пред, «Патент»
Заказ 1622/1559 Изд. ¹ 588 Тираж 810 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобрет ний и открытий
113035, Москва, 7Ê-35, Раушская наб., д. 4/5
