Дистанционная дефференциально-трансформаторная измерительная система
<н>91 1.160
Союз Советсккк
Соцнвпнстнчвскни республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ
К АВЧОВС КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
/ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 20.07 79 (21} 2800316/18-21 с присоединением заявки At(23) Приоритет
Опубликовано 07 03 82 ° Бюллетень М 9
Дата опубликования описания 09 .03.82 (51)М. Кв.
G 01 0 5/22
Ввуйврстваеык кекктет
CCCP ве аелан кзвврвтеник в вткрнтик (53) ИЖ 621. 317.. 39 (088.8) (72) Автор изобретения
Ю. R. Востриков (71) Заявитель (54) ДИСТАНЦИОННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРМАТОРНАЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к . устройствам для измерения неэлектричес ки х вели чи н эле кт ри че с ки ми методами, например давления и разности давлений.
Известна дистанционная дифференци" ально-трансформаторная измерительная система (ДДТИС), содержащая воспринимающий и компенсирующий дифференци-. ально-трансформаторные преобразовате1о ли перемещений (ДТПП) и нуль-орган, входы которого соединены с выходами обеих ДТПП, а выход механически со" единен с сердечником компенсирующего
ДТПП и показывающей стрелкой (11.
IS
Недостатком этой ДДТИС является невысокая точность. Это объясняется следующими причинами. Выходной сигнал ДТПП должен быть сдвинут по фазе относительно тока первичной цепи на угол Ji/2. Однако иэ-эа потерь в сердечнике указанный сдвиг будет меньше, чем У/2, на величин,, называемую yrлом потерь. Из-за различия углов потерь у разных экземпляров ДТПП на входе нуль-органа в уравновешенном состоянии всегда имеется неуравновешивающийся, так называемый остаточный, сигнал. Его величина значительно превышает полезный сигнал при малых рассогласованиях системы, соот- ветствующих ее порогу чувствительности. Остаточный сигнал сдвинут по фазе на 90в относительно полезного сигнала.
Остаточный сигнал сам по себе не вызывает движения исполнительного двигателя нуль"органа, так как нуль-орган не чувствует сигналов с малой фазой. Однако при прохождении остаточ" ного сигнала по тракту усиления, вследствие большой его величины,появляются фазовые сдви ги, зависящие от амплитуды остаточного си гнала. Появление указанных фазовых сдвигов ведет к тому, что остаточный сигнал отрабатывается нуль-органом в виде перемещения сердечника компенсирующего ДТПП,хотя система
911160
3 находилась в равновесии. Величина„ которую отработал нуль-орган из-за нелинейных явлений, представляет собой одну иэ значительных составляющих погрешности системы 5
Известна также ДДТИС, состоящая и э воспри нимающе го и компенси рующе го
ДТПП и фазочувствительного нуль-органа. Ва<оды нуль-органа электрически ! соединены с выходами обеих ДТПП.. Вы- 10 ход нуль-органа механически соединен с сердечником компенсирующего ДТПП и показывающей стрелкой. ДДТИС снабжена фаэосдвигающей RC-цепочкой, размещенной между зажимами последователь-15 но соединенных выходов ДТПП и зажимами входа нуль-органа. Кроме того, в тракте электрического усилителя размещен ключевой модулятор-демодулятор, который вначале выпрямляет про- 30 ходящий сигнал, а затем преобразует выпрямленный сигнал опять в переменный. Две управляющие цепи демодулятора соединены с двумя источниками переменного управляющего напряжения. 25
Они выполнены в виде двух вторичных обмоток силового трансформатора электрического усилителя нуль-органа 21.
При таком выполнении ДДТИС оста- 50 точный сигнал подавляется модулятором-демодулятором, благодаря чему нелинейные явления в тракте усиления ннтсутствуют. Наличие фазосдвигающей епочки позволяет выбрать номинальное >5 значение фазы нечувствительности муль-органа, т.е. фазы, которую он не чувст вует, и э условия минимизации погрешности ДДТИС 2E, + f-ì=Î, (<) где f, Ч - номинальные значения соответственно угла потерь ДТПП, аргумента компле ксного сопроти влени я первичной цепи ДТПП и фазы нечувст-, Вительности. 45
Однако погрешность дх известной
ДДТИС зависит от погрешности йg аргумента комплексного сопротивления первичной цепи обоих ДТПП и погреш.ности дЧ фазы нечувст ви тел ьности нуль-органа, т.е. фазы, которую не чувствует нуль-орган х=п„-6m -x(af„-6()(d(-gg), щ где q D g и ЬЕ„, b(y погрешности взаимной индуктивности и угла потерь 55 соответственно для воспринимающего и компенсирующего ДТПП, а х - при= веденное измеряемое перемещение.
Целью изобретения является повышение точности измерений путем устранения влияния погрешностей параметров ДТПП и нуль-органа.
Указанная цель достигается тем, что в системе, содержащей воспринимающий и компенсирующий преобразователи перемещений, фазочувствительный нуль-орган, входы которого соединены с выходами указанных преобразователей перемещений, а выход - с сердечником компенсирующего преобразователя, усилитель фаэочувствительного нуль-органа, соединенный с модулятором-демодулятором его и два источни-: ка управляющего напряжения, соедине ные с первой и второй управляющими цепями модулятора-демодулятора соответственно, два источника управляющего напряжения выполнены в виде трансформатора с двумя вторичными обмотками, каждая из которых снабжена фазосдвигающей цепочкой, а первичная обмотка включена последовательно с первичными обмотками преобразователей перемещений.
На чертеже изображена принципиальная схема предложенной ДДТИС.
ДДТИС содержит воспринимающий и
1 компенсирующий дифференциально-трансформаторные преобразователи перемещений (ДТПП) 1 и 2,,нуль-орган 3, в который входит электрический усилитель 4, соединенный с модулятором-демодулятором 5, выход нуль-органа 3 механически соединен с сердечником 6 ДТПП 2, источники 7 и 8 управляющего напряжения с вторичными обмотками 9 .и 10, каждая иэ которых содержит фазосдвигующую цепочку 11 и 12.
ДДТИС работает следующим образом.
В равновесном состоянии на входе нуль-органа есть лишь остаточный сигнал, который не чувствуется нуль-органом. Если сердечник ДТПП 1 перемещается на величину измеряемого перемещения, то на входе нуль-органа появляется полезная составляющая сигнала. Модулятор-демодулятор 5 вначале выпрямляет, а затем преобразует выпрямленный сигнал опять в переменный.
При этом на выходе модулятора сигнал будет равен нулю, если фаза входного сигнала нуль-органа отличается на 3 /2 от фазы входного напряжения на выходе фазосдвигающих цепочек 11 и 12, Благодаря этому остаточный сигнал не проходит по тракту усиления, чем ис91
Формула изобретения ключаются вредные нелинейные явления в усилителе. Полезный сигнал, проходя по тракту, усиливается и вызывает вращение реверсивного двигателя нульоргана 3. Благодаря механической связи выхода нуль-органа 3 с сердечником ДТПП 2, сердечник перемещается и компенсирует сигнал от измеряемого перемещения сердечника ДТПП 1.
Если в состоянии равновесия ДДТИС изменится фаза тока в первичных обмотках ДТПП по каким-либо причинам, то соответственно изменится фаза напряжения на выходе цепочек 11 и 12.
Это вызовет соответствующее изменение фазы нечувствительности нуль-органа.
По этой причине равновесие ДДТИС не
J нарушается, несмотря на нарушение парамеТров первичной цепи ДТПП. Следо вательно, на погрешность ДДТИС не б аут оказывать влияния яараивтры явр вичной цепи ДТПП 1 и 2, что приведет к повышению точности результатов измерений.
Действительно, формулу (2) для погрешности известной ДДТИС можно записать так:
У„=Ьт„-dò„-X(dE<-d t)(d5 d"n d »" где Ь Чп - погрешность фазового сдви" га от RC-цепочки на входе нуль-органа;
Ьц — погрешность фазовых сдвигов в тракте усилителя до демодулятора.
Формулу для предложенной ДДТИС можно получить иэ формулы (2), если учесть имеющуюся в ДДТИС зависимость фазы нечувствительности нуль-органа от фазы тока в первичной цепи
ЦТПП 2 и его погрешности угла потерь
ЬЧ=Ь 4+6(4 d9 4dKg (4)
ЬХ =бтра -Ьтп -Х(ЬЕ -И )(-Ь -Ь,„-Ж )
n < 9. s 9.
Из сравнения формулы (3 ) и форму лы (4) видно, что погрешйость отсут" ствует в выражении (4) для предложенной ДДТИС.
Использование предложенной ДДТИС позволяет повысить точность результатов измерений, во-первых, за счет исключения влияния погрешности Af, а во-вторых, за счет того, что погрешност ь а Ч бол ьше, чем погрешност ь
4 1. Последнее объясняется тем, что при одинаковых требованиях к точности элементов кГ-цепочек b9 окаэыи вается меньше, чем d 9> во столько
1160 6 же раз, во сколько раз отличается сдвиг фазы kC-цепочек известной и предложенной ДДТИС.
Так, для серийно выпускающейся известной ДДТИС обычно
t= O,Ñá; f =os;! ап1„1=!ИО 1 0006; 1ЬЕ„1= аЕ Од ;4У-„0;(Р Ьф)<0<; 1Ь Ч сО, ; 9=/ 0, l5-05 =0)Т5
Для предложенной ДДТИС отличающиеся величины имеют следующие значения:
Ж
М =1 1 --8 -o,
15 М
Погрешность известной ДДТИС по формуле (3) к данным (5) равна
b,x и = 0,01 + 0,06 0,2=0,022, т.е. 2,23
Погрешность предложенной ДДТИС по Формуле (4), данным (5) и (6) рав» на
Ax > = 0,01+0,06 0,05=0,0130, т.е.
1,3%
Этот результат получен в предложении, что параметры kC-öåïo÷åê не настраиваются, а найдены расчетным путем в предположении, что 5g K.
Если осуществить настройку фазового сдвига kC-цепочек в соответствии
50 с рекомендациями, то во втором вы4 ражении (4) следует положить
ЬЧп+ ЬЕ 0
Тогда погрешность предложенной ДДТИС
35 окажется равной
DYl1 -5rp+ $0 01> т,e 13.
Дистанционная дифференциальнот рансфо рмат ори ая и эмери тельная си стема, содержащая воспринимающий и компенсирующий преобразователи перемещений, фазочувствительный нуль-орган. входы которого соединены с выходами указанных преобразователей перемещений, а выход — с сердечником компенсирующего преобразователя, усилитель фазочувствительного нуль-органа, со50 единенный с модулятором-демодулятором его, и два источника управляющего напряжения, .соединенные с первой и второй управляющими цепями модуляторадемодулятора соответственно, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения ее точности, два источника управляющего напряжения выполнены в виде трансформатора с двумя втб911160
Реаактоо 0 Половка Техред М.Надь Корректор М.
Заказ 1100/22 Тираж 671 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1130Я Москва, И-3 Раушская наб., g. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 оста ричными обмотками, каждая иэ которых снабжена фазосдвигающей цепочкой, а первичная обмотка включена последовательно с первичными обмотками преобразователей перемещений. 5
Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе Ь, 1. Лгейкин Д. И. Датчики контроля и регулирования, М., "Машиностроение", 1965, с. 141, Фиг. 1.129.
2. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации. Каталог. Т. 4, вып. 5. M.
1975, ЦНИИТЭИ приборостроения, с.11,6.
