SU748122A1 - Apparatus for measuring linear displacements - Google Patents

Description

Устройство относитс  к контрольно измерительной технике и может быть использовано, в частности дл  измерени  и контрол  линейных перемещений подвижных объектов. Известно устройство дл  измерени  линейных перемещений, содержащее два идентичных (основной и дополнительный ) преобразовател , помещенных в одинаковые эксплоатационные услови  и питающихс  от общего источника напр жени  переменного тока 1. Это устройство содержит также блок коррекции , на входы которого подаютс  сигналы обоих преобразователей и В котором осуществл етс  деление указанных сигналов с целью иск.пючени  погрешностей, обусловленных изменением внешних условий работы (температуры и колебаний напр жени  питани ) , вследствие чего выходной сигнал устройства зависит практически лишь от контролируемого перемещени  Однако вследствие некоторой неидентичностк условий, в которых на ход тс  измерительные системы преоб разователей из-за значительного заз ра меаду ними, различного характера св эи основного и дополнительного преобразователей с перемещающимс  объектом (дополнительный не св зан с ним), а также из-за некоторой неидентичности коэффициентов передачи обоих преобразователей, возникающей в процессе их изготовлени , точность измерени  перемещений известного устройства недостаточна, особенно в услови х значительных перепадов температур и изменений других дестабилизирующих факторов (напр жени  питани ). Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  линейных перемещений .2 , содержащее дифференциальный преобразователь перемещени  (емкостного типа), управл емый источник питани  преобразовател  и измерительную схему дл  вьоделени  разностного сигнала , подключенную к выходным зажимам преобразовател , блок сравнени , эталонный генератор, подключенный к одному из входов блока сравнени , ко второму входу которого подключен выход измерительной схемы, а выход блока сравнени  подключен к управл ющему входу источника питани , блок индикации перемещений, подключенный ко второму выходу измерительнЪй системы.The device relates to a control measurement technique and can be used, in particular, to measure and control linear movements of moving objects. A device for measuring linear displacements is known, which contains two identical (main and additional) converters placed in the same operating conditions and supplied from a common source of alternating current voltage 1. This device also contains a correction unit, the inputs of which receive signals from both converters and In which these signals are divided for the purpose of searching for errors due to changes in the external working conditions (temperature and supply voltage fluctuations), following Moreover, the output signal of the device depends almost only on controlled movement. However, due to some non-identical conditions in which the measuring systems of the transducers are moving due to the large amount of them, the different nature of the primary and secondary transducers with the moving object (optional with it), and also due to some non-identity of the transfer coefficients of both transducers arising in the process of their manufacture, the accuracy of measuring displacements and Vestn device is insufficient, especially under conditions of significant temperature changes and other destabilizing factors change (supply voltage). The closest technical solution to the invention is a device for measuring linear displacements .2 containing a differential displacement transducer (capacitive type), a controlled power source of the transducer, and a measuring circuit for modulating the difference signal connected to the output terminals of the transducer, the comparator unit, the reference generator, connected to one of the inputs of the comparison unit, to the second input of which the output of the measuring circuit is connected, and the output of the comparison unit is connected to the control Valid present power source unit indicating movement connected to the second output izmeritelny system.

на котором формируетс  разностный сигнал обеих дифференциальных секций преобразовател , несущий информацию о контролируемом перемещении.where the difference signal of both differential sections of the converter is generated, carrying information about the controlled movement.

Благодар  охвату преобразовател  контуром отрицательной обратной св зи обеспечиваетс  стабилизаци  входного тока питани  преобразовател , а благодар  этому независимость результата измерени  от колебаний напр жени  и частоты источника питани  и изменений других дестабилизирующих факторов, например диэлектрической проницаемости среды.By covering the converter with a negative feedback loop, the input power supply of the converter is stabilized, and thereby the independence of the measurement result from voltage fluctuations and the frequency of the power supply and changes in other destabilizing factors, such as the dielectric constant of the medium.

. «Однако точность измерени  перемещений этим устройством отграничена нестабильностью коэффициента передачи выходной характеристики дифференци;ального преобразовател  при значительных изменени х внешних условий работы (главным образом температуры).. "However, the accuracy of measuring the movements of this device is limited by the instability of the transfer coefficient of the output characteristic of the differential converter with significant changes in external working conditions (mainly temperature).

Целью изобретени   вл етс  повышение точности при изменении внешних условий работы.The aim of the invention is to improve accuracy with changing external working conditions.

Дл  достижени  поставленной цели в предлагаемом устройстве дифференциальный преобразователь перемещени  выполнен трансформаторным, его измерительна  обмотка состоит из двух , идентичных, включенных встречно через регулируемый резистор с заземленным подвижным контактом, дифференциальных секций с линейно измен ющимс  вдоль пути перемещени  конТролируемого объекта числом витков в каждой, противоположные выводы обеих секций подключены к выходным зажимс1М преобразовател , блок индикации подключен между одним из выходных зажимов и общей шиной заземление, а дифференциальные секции измерительной обмотки смещены одна относительно другой на величинуTo achieve this goal, the proposed device uses a differential transducer transformer, its measuring winding consists of two identical, connected through an adjustable resistor with a grounded moving contact, differential sections with a number of turns in each linearly varying path of the controlled object, opposite terminals both sections are connected to the output terminal of the converter, the display unit is connected between one of the output terminals and the common busbar is grounding, and the differential sections of the measuring winding are offset one relative to another by the amount

0 б L 0,5 LJ0 b L 0.5 LJ

где d - коэффициент смещени  секций; Ii - длина одной дифференциальной секции измерительной обмотки выраженна  в единицах перемещени .where d is the ratio of the sections; Ii is the length of one differential section of the measuring winding expressed in units of displacement.

На фиг. 1 схематически изображена одна дифференциальна  секци  измерительной обмотки; на фиг. 2 - блоксхема устройства.FIG. 1 schematically shows one differential section of the measuring winding; in fig. 2 - device block scheme.

Уст зойство содержит дифференциально-трансформаторный преобразователь 1 перемещени , обмотка 2 возбуждени  которого подключена к выходу управл емого источника 3 питани , а подвижн й . сердечник 4, на котором размещена эта обмотка, св зываетс  с контролируемым объектом. Измерительна  обмотка состоит из двух дифференциальных сек.ций 5-5 и 6-б , соединенных естречно через резистор 7, подвижный контакт которого подсоединен к общей шине 8 заземлени . Противоположные выводы обеих секций подключены к выходным зажнмгии 9 и 10 преобразовател Блок индикации (на чертеже не показан ) подключен между выходным зажимом 10 и шиной 8 заземлени . Выходные зажимы 9 и 10 преобразовател  присоединены к входам измерительной схемы 11, к выходу которой подключен выпр митель 12. В блоке 13 сравнени  сравниваютс  сигналы, снимаемые с выхода выпр мител  и эталонного генератора 14. Выход блока сравнени  подключен к управл ющему входу источника питани , вследствие чего преобразователь оказываетс  охваченным контуром стабилизирующей отрицатeльj oй обратной св зи.The device contains a differential-transformer converter 1 of displacement, the excitation winding 2 of which is connected to the output of a controlled power source 3, and a movable one. The core 4, on which this winding is placed, communicates with the object to be controlled. The measuring winding consists of two differential sections 5-5 and 6-b, which are connected estretically through a resistor 7, the movable contact of which is connected to the common ground bus 8. Opposite terminals of both sections are connected to the output terminals 9 and 10 of the converter. The display unit (not shown) is connected between the output terminal 10 and the ground bus 8. The output terminals 9 and 10 of the converter are connected to the inputs of the measuring circuit 11, the output of which is connected to the rectifier 12. In comparison block 13, the signals taken from the output of the rectifier and the reference oscillator 14 are compared. The output of the comparator is connected to the control input of the power supply, due to which the converter is covered by the negative feedback loop.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При перемещении сердечника 4 с намотанной на нем обмоткой 2 возбуждени , создающей поток Ф возбуждени , в дефференциальных секОД х 5-5 и 6измерительной обмотки индуцируютс  напр жени  65-5 и-й,, пропорциональные разности пронизьваемых потоком возбуждени  чисел витков, соответствующих половине дифференциальны секций обмотки. Эти напр жени , соответственно , равныWhen moving the core 4 with the excitation winding 2 wound on it, creating the excitation flow F, voltages of 65-5 and st are induced in the differential sections 5-5 and 6 of the measuring winding, proportional to the difference between the half of the turns of the winding excitation numbers corresponding to half of the differentials of the sections windings. These stresses, respectively, are equal

сЯОРпsyaorp

WV X46Ll,(1)WV X46Ll, (1)

.„О ."ABOUT

(2),(2)

и«-«, -2and 2

W.,-, X - SXW., -, X - SX

-i-i

cStcSt

де Wyg de wyg

- удельные числа витков сзГ- the specific number of turns of the GC

в секци х измерительной обмотки, одинаковые дл  обеих секций, так как они выполнены идентично; X - измер емое перемещение; (3 L - относительное смещениеin the sections of the measuring winding, the same for both sections, since they are made identical; X - measured movement; (3 L - relative offset

дифференциальных секций, выраженное в единицах перемещени ;differential sections, expressed in units of displacement;

S - коэффициент передачи преобразовател , определ ющий угол наклона его выходной статической характеристики .S is the transfer coefficient of the converter, which determines the angle of inclination of its output static characteristic.

Величина относительного смещени  L секций выбираетс  в диапазоне от О до 0,5 L из соображений получени  оптимального соотношени  между погрешностью измерени  и диапазоном измер емого перемещени , которые уменьшаютс  с увеличениемс5 . Нижние значени  коэффициента О смещени  ограничены конечным значением порога чувствительности контура стабилизирующей отрицательной обратной св зи. Коэффициент S смещени  посто нен дл  данного преобразовател  и представл ет собой от .юшение разности числа пронизываемых потоком возбуждени  витков соответствующих половин Обеих дифференциальных секций измерительной обмотни к общему числу витков, пронизываеых потоком возбуждени , обеих полоин какой-либо одной из секций, т.е.The magnitude of the relative displacement L of the sections is chosen in the range from 0 to 0.5 L in order to obtain the optimal ratio between the measurement error and the range of the measured displacement, which decreases with increasing 5. The lower values of the bias factor O are limited by the finite value of the threshold of the sensitivity of the loop for stabilizing negative feedback. The bias factor S is constant for a given converter and is the ratio of the difference in the number of turns of the corresponding halves of the corresponding halves of the two differential sections of the measuring winding to the total number of turns of the bands of the excitation flux of the two sections, i.e.

U/ -UJ U / -uj

в/1 Т /лin / 1 T / l

Claims (1)

1.Ноткин Ю.А., Христолюбов В.А. Устройство коррекции сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков. Приборы и системы управлени  ,1.Notkin Yu.A., Khristolyubov V.A. The device correction signals differential transformer sensors. Instruments and control systems, 6, 1976, с. 25. 6, 1976, p. 25 2,Авторское свидетельство СССР 329386, кл. G 01 D 5/24, 1969,2, USSR Author's Certificate 329386, cl. G 01 D 5/24, 1969, (прототип).(prototype).