SU1483246A1 - Электромагнитное устройство дл измерени перемещений - Google Patents
Электромагнитное устройство дл измерени перемещений Download PDFInfo
- Publication number
- SU1483246A1 SU1483246A1 SU874349752A SU4349752A SU1483246A1 SU 1483246 A1 SU1483246 A1 SU 1483246A1 SU 874349752 A SU874349752 A SU 874349752A SU 4349752 A SU4349752 A SU 4349752A SU 1483246 A1 SU1483246 A1 SU 1483246A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- period
- rom
- output
- analog
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, дл измерени осевого положени ротора, разности тепловых расширений ротора и статора, абсолютных удлинений корпуса турбин электростанций, определени пространственного положени управл ющих элементов, в системах очувствлени роботов во всех отрасл х машиностроени . Целью изобретени вл етс повышение точности устройства дл измерени перемещений, котора достигаетс за счет цифровой обработки сигналов вихретокового преобразовател . Напр жение колебаний генератора 1 высокой частоты поступает на возбуждающую обмотку 3 вихретокового преобразовател 2, в измерительных обмотках 4 и 7 которого возникает ЭДС, завис ща от электрофизических свойств объекта контрол , его геометрических размеров, зазора между объектом контрол и преобразователем 2. ЭДС обмоток поступает на детекторы 5 и 8, с выходов которых выпр мленное и усиленное напр жение поступает на АЦП 6 и 9, откуда подаетс на адресные входы ПЗУ 11 блока 10 обработки сигналов АЦП 6 и 9. На выходе ПЗУ формируетс число, определ ющее положение объекта контрол на каком-либо из периодов функции обмоток токовихревого преобразовател 2. При переходе объектом контрол границы периода измен етс старший разр д ПЗУ 11, что влечет за собой изменение на единицу числа, наход щегос в счетчике и вл ющегос номером периода, на котором в данный момент находитс объект контрол . 2 з.п. ф-лы. 5 ил.
Description
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано , в частности, дл измерени осевого положени ротора, разности тепловых расширений ротора и статора, абсолютных удлинений корпуса турбин электростанций, определени пространственного положени управл ющих элементов, в системах очувствлени роботов во всех отрасл х машиностроени
Цель изобретени - повышение точности , котора достигаетс за счет цифровой обработки сигналов вихретокового преобразовател .
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства измерени перемещений; на фиг. 2 - устройство обнаружени границы периода; на фиг. 3 - устройство подсчета числа периодов; на фиг. 4 - вихретоковый преобразователь; на фиг. 5 - зависимость амплитуд ЭДС измерительных обмоток от положени объекта контрол .
Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, вихретоковый преобразователь 2, возбуждающа обмотка 3 которого подключена к генератору 1 высокой частоты, перва измерительна обмотка 4 подключена к последовательно включенным детектору 5 и первому аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 6, а втора измерительна обмотка 7 - к последовательно включенным детектору 8 и второму аналого- цифровому преобразователю (АЦП) 9, блок 10 обработки сигналов аналого-цифровых преобразователей 6 и 9, который выполнен в виде последовательно включенных посто нного запоминающего устройства (ПЗУ) 11 и блока 12 обнаружени границы периода, а также блока 13 подсчета числа периодов, первый вход которого подключен к выходу старшего разр да посто нного запоминающего устройства 11, а второй вход соединен с выходом блока 12 обнаружени границы периода, причем выходы ПЗУ 11 и блока 13 подсчета числа периодов составл ют выход блока 10 обработки сигналов, который подключен к индикатору 14, а входы посто нного запоминающего устройства 11 вл ютс входами блока 10 обработки сигналов и подключены к выходам аналого-цифровых преобразователей 6 и 9.
Блок 12 обнаружени границы периода содержит компараторы 15 и 16, первые входы которых соединены между собой и вл ютс входом блока 12 обнаружени границы периода, источники кодов 17 и 18, представл ющие собой набор переключателей и подключенные к вторым входам соответствующих компараторов 15 и 16, а также логического элемента 2ИЛИ 19, входы которого подключены к выходам компараторов 15 и 16, а выход вл етс выходом блока 12 обнаружени границы периода.
0
Блок 13 подсчета числа периодов содержит два RC-фильтра 20 и 21 верхних частот, RC-фильтр 22 нижних частот, инвертор 23, вход которого соединен с вхо- дами RC-фильтров 20 и 22 и вл етс первым входом блока подсчета числа периодов , а выход подключен к входу RC-фильтра 21 верхних частот, логический элемент 2ИЛИ 24, входы которого подклю- . чены к выходам RC-фильтров 20 и 21 верхних частот, кнопку «Сброс 25, а также счетчик 26, первый вход которого вл етс вторым входом блока 13 подсчета числа периодов, второй и третий входы подключены соответственно к выходам логического элемента 2ИЛИ 24 и RC-фильтра 22 нижних частот, четвертый вход соединен с кнопкой «Сброс 25, а выход вл етс выходом блока 13 подсчета числа периодов.
Вихретоковый преобразователь 2 содержит основание 27 и охватывающую его пр моугольную возбуждающую обмотку 3, а измерительные обмотки 4 и 7 лежат в пазах торцовой поверхности основани , параллельной плоскости возбуждающей обмотки, причем пазы выполнены в виде периоди- 5 ческой треугольной функции с периодом Т и сдвинуты друг относительно друга на четверть периода этой функции.
Устройство работает следующим образом. Напр жение колебаний генератора 1 высокой частоты поступает на возбуждаю- 0 щую обмотку 3 вихретокового преобразовател 2. В измерительных обмотках 4 и 7 возникает ЭДС, амплитуда которой зависит как от напр жени и частоты колебаний генератора 1 высокой частоты, так и от электрофизических свойств, геометрических 5 размеров объекта контрол , зазора между объектом контрол и преобразователем и периодически измен етс при перемещении объекта контрол , ширина которого меньше длины преобразовател , параллельно торцо- Q вой поверхности преобразовател с периодом , равным периоду треугольной функции обмоток. Амплитуда ЭДС измерительных обмоток такой конфигурации может быть приближенно представлена
U 4 A- sinX, 5 sin (X+T/4)A- cos X,
где X-координата объекта контрол ;
А - коэффициент, завис щий от электрофизических свойств материала , размеров объекта контрол и зазора между объек- 0том и преобразователем, а также от частоты и напр жени колебаний генератора; Т - период треугольной функции
измерительных обмоток; U4, LJ7 - амплитуды ЭДС измерительных 5обмоток 4 и 7.
ЭДС обмоток поступает на детекторы 5 и 8 с выходов которых выпр мленное и усиленное напр жение поступает на АЦП 6 и 9.
С выходов АЦП цифровой код поступает на адресные входы ПЗУ 11 блока 10 обработки сигналов АЦП. В ПЗУ 11 занесена таблица в соответствии с формулой
(n-Q,+nQ2+ arctgH,/H2),
где S- двоичное число на выходе
ПЗУ 11; HI, H2 - двоичные числа на выходе АЦП
соответственно 6 и 9; К - коэффициент преобразовани ; А 1, если Н, Ч| 10, если Н, г, . Л, если 10, если
Таким образом, на выходе ПЗУ 11 формируетс число, определ ющее положение объекта контрол на каком-либо из периодов функции обмоток, при этом дл крайнего левого положени объекта на перио- де имеем число ...О, а дл крайнего правого S 11...1. Старший разр д числа S совпадает с величиной Q2 и измен ет свое значение при переходе Н, через ноль. Так как
arctg (H,/H2) arctg
arctg (tgX)X, то величина S зависит только от перемещени X и не зависит от факторов, вли ющих на величину коэффициента А.
С выхода ПЗУ 1 1 двоичное число поступает на вход блока 12 обнаружени границы периода.
Источники кода 17 и 18 задают двоичные Коды PI и Р2 соответственно, причем код PI равен числу S на выходе ПЗУ 11 при расположении объекта контрол на четверть периода слева от границы перио- да, а Р2 числу S на выходе ПЗУ 11 при расположении объекта контрол на четверть периода справа от границы периода . Компараторы 15 и 16 сравнивают поступающее с выхода ПЗУ 11 число S с установленными числами Р и Р2 и на выходе компаратора 15 по вл етс логическа «1, если , а на выходе компаратора 16, если . В результате на выходе блока 12 обнаружени границы периода по вл етс уровень «1, если или .
При поступлении сигнала с выхода блока 12 обнаружени границы периода на первый вход счетчика 26 последний переходит из режима хранени содержащегос в нем числа в режим счета. При изменении старшего разр да на выходе ПЗУ 11, что происходит при переходе HI (а следовательно, и Щ) через ноль, на выходе одного из RS-фильтров 20 и 21 будет возникать положительный импульс, а на выходе другого - отрицательный. Поступа на входы логического элемента ИЛИ 24, эти импульсы будут формировать счетный импульс на его выходе, который
0
5
5 0
5
0
0
5 .с
0 5
поступит на второй (счетный) вход счетчика 26 и изменит его состо ние, если на первом входе счетчика 26 присутствует сигнал, разрешающий счет. Направление счета будет определ тьс состо нием на третьем входе счетчика 26, соединенным с выходом RC-фильтра 22.
Изменение логического состо ни на выходе RC-фильтра 22 будет задержано относительно изменени состо ни на входе его на врем т, определ емое параметрами RC-фильтра 22, которые должны быть подобраны так, чтобы врем задержки т было больше времени формировани счетного импульса и срабатывани счетчика 26. Таким образом, логическое состо ние на выходе RC-фильтра 22, а следовательно, и направление счета будут определ тьс состо нием на входе RC-фильтра 22 в момент, непосредственно предшествующий моменту смены сигнала на его входе.
При приближении объекта контрол к границе периода ближе, чем на четверть периода, блок 12 обнаружени границы периода формирует сигнал, перевод щий блок 13 подсчета числа периодов в режим счета.
При переходе объектом контрол границы периода измен етс старший разр д на выходе ПЗУ 11 «1 измен етс на «О при переходе границы слева направо и «О измен етс на «1 при переходе границы справа налево, что повлечет за собой изменение на единицу числа, наход щегос в счетчике 26, причем направление счета будет определ тьс предшествующим состо нием старшего разр да на выходе ПЗУ 11. Таким образом, в счетчике 26 будет находитьс число, вл ющеес номером периода, на котором в данный момент времени находитс объект контрол . При включении устройства объект контрол располагаетс на нулевом периоде обмоток и нажимаетс кнопка «Сброс 25. При этом, сбрасываетс счетчик 26 и ка выходе блока 13 подсчета числа периодов- устанавливаетс ноль во всех разр дах.
Выходы ПЗУ 1 1 и блока 13 подсчета числа периодов совместно составл ют выход блока 10 обработки сигналов, причем выходы ПЗУ 11 вл ютс младшими разр дами , а выходы блока 13 подсчета числа периодов - старшими. В результате на индикатор 14 поступает двоичное число, характеризующее положение объекта контрол на всем диапазоне измерени , разр дность которого равна сумме разр дностей выходов ПЗУ 11 и блока 13 подсчета числа периодов.
Поскольку обработка сигналов производитс в цифровом виде, в предлагаемом устройстве отсутствуют погрешности, присущие аналоговым вычислительным устройствам .
Абсолютна погрешность предлагаемого устройства на любом диапазоне измерени
равна абсолютной погрешности на одном периоде обмоток и определ етс главным образом качеством изготовлени преобразовател , причем абсолютна погрешность будет тем меньше, чем меньше период тре- угольной функции обмоток.
Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве вихретокового преобразовател 2 с двум измерительными обмотками 4 и 7 специальной конфигурации, двух аналого- цифровых преобразователей 6 и 9, ПЗУ 11, блока 12 обнаружени границы периода и блока 13 подсчета числа периодов поз- вол ет повысить точность измерени при фиксированном диапазоне перемещени и су- щественно увеличи гь диапазон измерени без увеличени абсолютной погрешности измерени перемещений.
Claims (3)
- Формула изобретениI. Электромагнитное устройство дл измерени перемещений, содержащее генератор высокой частоты, вихретоковый преобразователь , подключенный к генератору высокой частоты, два детектора, один из которых подключен к измерительной обмотке вихретокового преобразовател , и индикатор , отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений, в него введены два аналого-цифровых преобразовател , блок обработки сигналов аналоге-5Q 505 0цифровых преобразователей, вихретоковый преобразователь снабжен второй измерительной обмоткой, подключенной к входу второго детектора, входы аналого-цифровых преобразователей соединены с выходами соответствующих детекторов, блок обработки сигналов аналого-цифровых преобразователей включен между их выходами и индикатором .
- 2.Устройство по п. 1, отличающеес тем, что блок обработки сигналов аналого- цифровых преобразователей выполнен в виде последовательно соединенных посто нного запоминающего устройства (ПЗУ) и блока обнаружени границ периода, блока подсчета числа периодов, первый вход которого подключен к выходу старшего разр да ПЗУ, второй вход соединен с выходом блока обнаружени границ периода, выходы ПЗУ и блока подсчета числа периодов составл ют выход блока обработки сигналов аналого- цифровых преобразователей, входами которого вл ютс входы ПЗУ.
- 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес тем, что вихретоковый преобразователь выполнен в виде основани с пазами на торцовой поверхности основани , параллельного плоскости возбуждающей обмотки , охватывающей основание, пазы выполнены в виде периодической функции и сдвинуты один относительно другого на четверть периода этой функции, а измерительные обмотки лежат в пазах.Фиг. 2фиг. 3фиг. ЧUt,U7Граница периодао-ой i-ый период период(к+1)Рабочий диапазон преобразователФиг.5ТК-ыи период
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874349752A SU1483246A1 (ru) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Электромагнитное устройство дл измерени перемещений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874349752A SU1483246A1 (ru) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Электромагнитное устройство дл измерени перемещений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1483246A1 true SU1483246A1 (ru) | 1989-05-30 |
Family
ID=21344770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874349752A SU1483246A1 (ru) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Электромагнитное устройство дл измерени перемещений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1483246A1 (ru) |
-
1987
- 1987-11-19 SU SU874349752A patent/SU1483246A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1226270, кл. G 01 N 27/90, 1986. Авторское свидетельство СССР № 1193446, кл. G 01 В 7/02, 1985. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4587485A (en) | Evaluation arrangement for a digital incremental transmitter | |
US6366078B1 (en) | Inductive angle sensor with a plurality of receiving coils and an evaluation circuit | |
JPH0626884A (ja) | 位置検出装置 | |
US7184914B2 (en) | Sensor signal processor | |
JPH02103423A (ja) | 羽根の通過を検出する方法及び装置 | |
JP2019078754A (ja) | エンコーダ | |
EP0244385B1 (en) | A displacement detector for an encoder | |
EP0311947B1 (en) | Count error detecting device for count type measuring instruments | |
SU1483246A1 (ru) | Электромагнитное устройство дл измерени перемещений | |
JP3203909B2 (ja) | A/d変換装置 | |
Woolvet | Digital transducers | |
JPH0438284B2 (ru) | ||
JPH0449892B2 (ru) | ||
JP3318843B2 (ja) | 位置検出器の原点検出方法と検出システム | |
US3656154A (en) | Apparatus for converting a cyclic analog signal to a digital signal | |
JPH0726858B2 (ja) | エンコーダ用信号処理回路 | |
RU2020752C1 (ru) | Преобразователь угла поворота вала в код | |
JPH0141925B2 (ru) | ||
SU1078454A1 (ru) | Преобразователь перемещени в код | |
SU819684A1 (ru) | Устройство дл неразрушающегоКОНТРОл фЕРРОМАгНиТНыХ издЕлий | |
SU1483251A1 (ru) | Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений | |
Woolvet | Digital transducers | |
JPS6130287B2 (ru) | ||
SU1349003A2 (ru) | Устройство дл преобразовани перемещение-код-фаза | |
RU1796882C (ru) | Цифровой преобразователь линейных перемещений |