Дифференциальный индуктивный датчик микроперемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений . Цель изобретения - повышение точности измерения перемещений за счет устранения нелинейности функции преобразования . В устройстве, содержащем дифференциальный индуктивный датчик, включающий два преобразователя индуктивного типа и якорь, установленный в зазоре между ними, два вторичных преобразователя и измерительный прибор, каждый вторичный преобразователь выполнен в виде операционного усилителя с резистивной обратной связью по инвертирующему входу, двух резисторов, соединенных с его прямым и инвертирующим входами, и конденсатора, подключенного параллельно обмотке катушки индуктивности первичного преобразователя , а в качестве измерительного прибора использован фазометр. 1 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ-И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь. " «."и<г р 3 и я «л т ° °, "к; "ь т, . «+l : р, « к к в, щ

« ь Ю

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4787719/28 (22) 31.01,90 (46) 15.07.92. Бюл. ¹ 26 (71) Институт спектроскопии AH СССР (72) И.Н.Нестерук (53) 531.717.7(088.8) (56) Приборы и системы управления N 9, 1978, с, 28-29.

Квартин М.И.. Электромеханические и магнитные устройства автоматики. М.: Высшая школа, 1979, с. 82, рис. 73. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. Цель изобретения — повышение точно.сти. измерения перемещений за счет

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения небольших линейных и угловых перемещений.

Известен датчик, содержащий первич. ный преобразователь индуктивного типа, состоящий из двух индуктивно несвязанных катушек, включенных в схему генератора.

Это решение позволяет линеаризовать функцию преобразования, но требует выполнения определенной зависимости измерения индуктивностей от перемещения, Для этой цели в датчик введены специальные регулировочные приспособления, позволяющие добиваться нужного положения кату„„БЦ „„1747869 А1 (s»s G 01 В 7!00

11 ) „ а устранения нелинейности функции преобразования. В устройстве, содержащем дифференциальный индуктивный датчик, включающий два преобразователя индуктивного типа и якорь, установленйый в зазоре между ними, два вторичных преобразователя и измерительный прибор, каждый вторичный преобразователь выполнен в виде операционного усилителя с резистивной обратной связью., по инвертирующему входу, двух резисторов, соединенных с его прямым и инвертирующим входами, и конденсатора, подключенного параллельно обмотке катушки индуктивности первичного преоб разовате:ля, а в качестве измерительного прибора использован фазометр. 1 ил.

Ф шек в процессе настройки. Подобное решение усложняет конструкцию датчика, увели- (ф чивает его габариты и ограничивает его (, точность;

Известно другое техническое решение, позволяащее линееризоввть функцию пре- ) образования любого параметрического преобразователя, в том числе и индуктивного, за счет коррекцйи нелинейности функции —-преобразования во вторичном преобразователе и представлением информации на его выходе в виде фазы гармонического сигнала.

Наиболее близким по числу общих признаков и характеру решаемой задачи явля1747869

20

55 ется датчик индуктивного типа с переменным воздушным зазором, содержащий два первичных преобразователя, каждый из которых выполнен в виде сердечника с катушкой и якорем, два вторичных преобразователя и измерительный прибор — микроамперметр, Обе катушки первичного преобразователя подключены одним концом к источнику синусоидального напряжения, а измерительный прибор регистрирует амплитуду разности токов, вытекающих из вторых концов катушек.

Такое решение позволяет существенно снизить нелинейность функции преобразования датчика, так как обеспечивает обратную ээ виси мость индуктивности от перемещения.

Недостаток данного решения состоит в следующем: при малых габаритах первичного преобразователя (относительно большом изменении проводимости воздушного зазора) существенное влияние на линейность фун кции и реобраэования оказывают такие факторы как: выпучивание поля в воздушном зазоре преобразователя и наличие магнитного потока рассеяния в катушке индуктивности преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности датчика путем снижения его нелинейности, Указанная цель достигается тем, что каждый вторичный преобразователь содержит дифференциальный операционный усилитель (OY), конденсатор, подключенный параллельно к обмотке каждой катушки индуктивности первичного преобразователя, образующий параллельный резонансный контур, подключенный параллельно неинвертирующему входу ОУ, резистор, включенный между выходом источника синусоидального напряжения и неинвертирующим входом ОУ, резистор, включенный между выходом QY и его инвертирующим

° входом и резистор, включенный между выходом источника синусоидального напряжения и инвертирующим входом ОУ, а в качестве измерительного прибора используется фэзометр, входы которого подключены к выходам ОУ. Из введенных признаков видно, что вторичный преобразователь осу. ществляет преобразование индуктивности первичного преобразователя в фазу синусоидального сигнала. Это преобразование имеет функциональную зависимость, близкую к обратной функциональной зависимости первичного преобразователя, что обеспечивает линеаризацию функции преобразования датчика.

Нэ чертеже представлена функциональная схема датчика.

Схема содержит генератор 1 синусоидального напряжения, катушки 2 и 5 индуктивности первичных преобразователей, якорь 3, дифференциальный индуктивный преобразователь 4, резисторы 6 и 7, образующие отрицательную обратную связь ОУ, резистор 8, конденсатор 9. ОУ 10, вторичные преобразователи датчика 11 и 13, фазометр 12, Устройство выполнено следующим образом.

Катушки индуктивности. первичного преобразователя намотаны на П-образных сердечниках прямоугольного сечения, замкнутые подвижным якорем, расположенным в воздушном зазоре между катушками и соединенным с контролируемым обьектом.

Якорь перемещается в направлении X. Обмотки катушек индуктивностей соединены со вторичными преобразователями (контакты 2 и 3). Выход источника синусоидального напряжения соединен со входом вторичных преобразователей (контакты 1). Входы фазометра соединены с выходами вторичных преобразователей (контакты 4}.

Использование вторичного индуктивнофазового преобразователя в совокупности с индуктивным первичным преобразователем позволяет получить существенно ниже нелинейность функции преобразования датчика, чем в случае с использованием вторичного преобразователя индуктивности в амплитуду тока (в этом случае нелинейность функции преобразования в основном определяется нелинейностью индуктивного преобразователя). Экспериментально подтверждено, что можно снизить нелинейность преобразования датчика более чем на порядок.

Формула изобретения

Дифференциальный индуктивный датчик микроперемещений, содержащий источник синусоидального напря>кения, два первичных преобразователя индуктивного типа, каждый из которых выполнен в виде катушки индуктивности с сердечником и якоря, установленного в зазоре между катушками с воэможностью перемещения, и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью повышения точности за счет снижения нелинейности функции преобразования, он снабжен двумя вторичными преобразователями, каждый из которых выполнен в виде операционного усилителя с резистивной обратной связью по инвертирующему входу, двух входных резисторов и конденсатора, резисторы одним выводом подключены соответственно к пря1747869

Составитель И.Нестерук

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор И,Сегляник

Заказ 2491 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 мому и инвертирующему входам операционного усилителя, вторые выводы резисторов объединены и соединены с выходом источника синусоидального напряжения, конденсатор подключен параллельно обмотке катушки индуктивности первичного преобразователя и соединен одним выводом с общим проводом, другим — с неинвертирующим входом операционного усилителя, а измерительный прибор выполнен в виде фазометра, входы которого соединены

5 с выходами вторичных преобразователей.