Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ)(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнвлистмческнх

Республик

<п .861925 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 09,03. 76 (21) 2339174/18-28 (53)M. Кл. с присоединением заявки ¹

G 01 В 7/00

5Ъеудерстееииый конитет

СССР ао делен изобретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 531. 7! 7 (088,8) Опубликовано 07.09. 81. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 07.09 ° 81 (723 Автор изобретения

Ф. Б. Гриневич (71) Заявитель

Институв электродинамики АН У (5 +) ЕМКОСТЯОЙ ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИОСТ

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЕРКМЕЩЕНИЙ то

l

Изобретение относится к электро= измерительной технике,а именно к измерению линейных или угловых перемещений при помощи дифференциальных емкостных датчиков.

Известны устройства для измерения .перемещений при помощи дифференциальных емкостных преобразователей (1 ).

Недостаток известных устройств заключается в том, что они обладают значительной погрешностью измерений, обусловленной влиянием краевых эффектов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостный трансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжений, компара- тор токов с регулируемой и двумя дифференциальными обмотками, блок уравновешивания, дифференциальный емкостный преобразователь с переменной активной площадью пластин, с по.танЦиальным электродом, подключенным к вторичной обмотке трансформатора напряжений, токовым электродом, разделенным на механически жестко скрепленные между собой секции, и подвижным экранирующим электродом с окнами, расположенным между токовым .и потенциальным электродами (2 1.

Недостаток известного трансформаторного моста для измерений перемещений заключается в значительной погрешности измерения, обусловленной влиянием краевых эффектов при измерении перемещения на краях секций токового электрода.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения, вызванной влиянием краевых эффектов в дифференциальном емкостном преобразователе.

Поставленная цель достигается тем, что в емкостном трансформаторном моста для измерения перемещений количество секции токового электрода

1925

3 86 выбрано равным или больше пяти, подвищный экранирующий электрод выполнен с количеством окон равным или больше двук, компаратор токов выполнен с обмоткой смещения, включен ной последовательно с регулируемой обмоткой, а мост снабжен коммутатором, включенным между токовым электродом н компаратором токов.

Разиеры секций токового электрода целесообразно выбирать из условия: "С Мо + К МП> где gj,6,„« — максимальное перемещение, измеряемое без переключения секций токового электрода;

hE — размер зоны краевого эффекта; „ „ — размер межоконного промежутка экранирующего электрода;

« — число секций токового электрода, размеры окон экранирующего электрода выбраны из соотношения:

= о (1 мсцсс - «Р где 6 р- ширина окна экранирующего электрода. Коммутатор выполнен в виде групп из трех ключей, число которых равно числу секций токового электрода, все ключи группы одним выводом подключены к соответствующей секции токового электрода, один из ключей группы вторым выводом подключен к общей точке, а два других— к обмоткам компаратора токов.

На чертеже изображена принципиальная схема емкостного трансформаторного моста для измерения перемещений.

Устройство измерения перемещений . содержит трансформатор 1 напряжения, дифференциальный емкостной преобразователь 2 с .переменной активной площадие пластин, состоящий из потенциального электрода 3, экранирующего подвижного электрода 4 с двумя окнами 5 и 6 и токового электрода 7, разделенного на секции 8 — 12, комму- татор 13, компаратор 14 токов с дифференциально включенныьк обмотками;

15 н 16, обмоткой 17 смещений, регу- ... лИруЮ4ой 18 и указательной 19 обмотками и блок 20 уравновешивания. По,тенциальный электрод 3 преобразовате4 ля 2 подключен к вторичнои обмотке трансформатора l напряжения. Проводящая поверхность экранирующего электрода 4 заземлена, а секции 8 — 12 токового электрода 7 при помощи коммутатора 13 подключаются к дифференциальным обмоткам 15 и 16 компаратора

14. Секции токового электрода 7, не подключенные в данный момент к обмоткам компаратора !4 токов,подключаются. к ббщеи точке контактами коммутатора 13. Обмотка 17 служит для смещения нуля .прибора, а обмотка

18 — для его уравновешивания при помощи блока 2О уравновешивания.

В исходном состоянии, когда измеряемое перемещение равно нулю,ок5 экранирующего электрода находится над секциями 8 и 9 токового электро20 да 7, а окно 6 находится,над секциями 1О и 11 токового электрода 7. При этом к дифферайциальным обмоткам

15 и 16 при помощи коммутатора 13 подключены секции 8 и 9. Секция 8 в этом положении открыта на 3/4, .а секция 9 - на !/4 площади. Поэтому токи, протекающие по дифференциальным обмоткам 15 и 16 компаратора 14 токов, соотносятся как 3:1. Суммарный ток секций проходит по обмотке

17 смещения. Число витков этой обмотки выбрано таким образом, что в Исходном положении суммарный магнитный поток создаваемый дифферинциальеыии обмотками 15 и. 16 и обмоткой !7 сме35 щения равен нулю. Поэтому мостовая измерительная цепь уравновешена при нулевом значеяйи числа виткоВ регулируемой обмотки 18. При перемещении подвижного экранирующего электрода

4 (на чертеже вверх ) уменьшается неэкранированная площадь секции 8 и

1 увеличивается — секции 9. В компараторе 14 токов при этом возникает магнитный поток, который компенсиру45 ется увеличением числа витков регулируемой обмотки 1.8. Когда экранирующий электрод сместится так,что секция 8 будет открыта на 1/4, а секция

9 на 3/4, (т.е. на половину ширины

50 секции), регулируемая обмотка 18 будет иметь максимальное число витков. При дальнейшем смещении вверх подвижного электрода 4 при помощи коммутатора 13 к компаратору токов я подключаются. секции il и 12 токового электрода, которые вместе с окном

6 образуют дифференциальный конден\ сатор. На этой паре секций также

5 861 925 6, производится измерение перемещения, трансформатор напряжений, компаратор равного половине ширины секции, при токов с регулируемой и двумя диффеэтом число витков регулируемай об- ренциальными обмотками, блок уравмотки 18 изменяется от нуля до мак- новешивания, дифференциальный емкостсимума. В последующем при перемеще- » ный преобразователь с переменной нии подвижного электрода 4 к компара активной плс (адью пластин, с потентору 14 токов при помощи коммутато- циальным электродом, подключенным ра l3 подключаются последовательно ко вторичной обмотке трансформатора пары секций 9-10; 12-8.и )0-1.1. На напряжений, токовым электродом, разкалщой паре секций измеряется переме- 1 деленным на механически жестко скрепщение, равное половине ширины сек- ленные между собой секции, и подвижции, а суммарное измеряемое перем".- ным экранирлощим электродом с окиащение определяется по состоянию ком- ми, расположенными между токовым и мутатора 1Э и числу витков регулиру- потенциальным электродами, о т л и— емой обмотки 18. 1» ч а ю шийся тем, что, с целью

В описанном устройстве краевой уменьшения погрешности измерения эффект практически не влияет иа точ- количество секций токового электрода, ность измерения. Это обусловлено тем, выбрано равным или больше пяти, под-что край окна подвижного электрода, вижный экраиирующий электрод выполучаствующего в денный момент в про- щ нен с количеством окон равным или цессе измерения,, никогда не подходит больше двух, компаратор токов выполк краю секции токового лектрода бли- нен с обмоткой смещения, включенной же, чем ма 1/4 ширины секции. Ксли последовательно с регулируемой обмот.на таком расстоянии от края секции кой, а мост снабжен коммутатором, конфигурация поля еще не искажена, 2S включенным между токовым электродом и то краевой эффект не будет влиять на компаратором токов. точность измерения. 2 гМРст по па 1, О т л и ч а ю щ н йВ общем случае расстояние, на ко- с я тем, что размеры секции токового торое не должен доходить край окна электрода выбираются из условия: до края секции в процессе измеремпя 3О й6 2 й6 2М +2ь а В определяется шириной зоны Влияния I c rAQKc КР Мй краевого эффекта и может быть Раз где а6 — максы альное переиещеличным. Это накладывает ограничения МСЯС нне, измеряемое без на размеры различных элементов преобпереключения секции разователя, которые должны выбираться з» токового электрода; из следующих соотношений: акр — размер зови краевого 4 с 2< макс+ 2 кр+ ма эфФекта;

» e»» (М „„„., +2а8 р) Ы,* - размер межокониого промежутка экракирующегю мп с> электрода; гдето „- максимальное перемещение, (- число секций токового измеряемое без переклю- электрода. чения секций токового 3. Мост по пп.1 и 2, о т л и ч аэлектрода; ю шийся тем, что размеры окон

АВАР— размер зоны краевого эф- зкранирующего электрода выбраны из фекта; .. соотношения:

Ь дп — размер межоконного проме- жутка; ; ьВ >ь „ (И, ЫЕц,), Ц вЂ” число секций токового электрода; где Або " ширина окна экранирующего

d Ep — ширина окна экраннрующе" электрода. го электрода, .:. 4. Мост по пп,1-3, о т л и ч а юI щ H и с я тем, что коммутатор выполнен в виде групп нз трех ключей, число

Формула изобретения . которых раВно чиелу Токового электро. да,. все ключи группы одним выводом

1. Емкостной трансформаторный мост подключены к соответствующей секции для измерения перемещений, содержащий токового электрода, один из ключей

861925

7 группы вторым выводом подключен к общей точке, а два других — к. обмот- кам компаратора токов.

Источники информации, принятые во внимание при экпсертизе

l. Ацюковский В.А. Емкостные преобраэователи перемещения, М-Л., "Энергия", 1966, с. 10"41.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2198036/28, 09.12.75 (прототип) .

Соствигель А у

Редактор С. Титова Техред N. Рейвес Корректор Н. Швидкая

Заказ 6526/33 Тираж 642 Подписное

ВНИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4