CN86205360U

CN86205360U - 长行程速度位移测量仪

Info

Publication number: CN86205360U
Application number: CN 86205360
Authority: CN
Inventors: 王光铨; 胡志明; 乔桂芳; 刘伟
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1987-05-20

Abstract

本实用新型是一种电子测量仪器，它能够在长行程中同时测量速度和位移两个参数。其行程可达±250mm，是国内外罕见的。可用于研究做往复直线运动的机器构件的运动状况。本测量仪结构简单、性能可靠、成本低廉、使用方便。在机械工程的各个行业中均可得到广泛应用。

Description

本实用新型属于电子测量仪器。

为了了解机械系统的动态过程，就要研究它们的运动。而旋转运动和直线运动是生产机械最常见、最基本的两种运动形式，如车床上轴的旋转、刨床上刨刀的直线运动等。要研究作直线运动的机器零、部件的运动情况，势必要测量其位移、速度、加速度等参数。目前，在生产实践和科学研究中，能够测量直线位移和加速度的仪器是很多的；但能够测量线速度的仪器则较少，并且多限于小量程，例如±10——20mm以下。而能够在长行程内测量直线速度的仪器就更加少见，曾在日本有关文献中见过简单的报道；苏联Д·N·AreukuH，E·H·KocTuHa，H·H·KyzHeЧOBa《ДaTЧuku CucTeM ABT·MaTuЛeckoσo KoHTPoЛЯ u PeryⅡu－PoBaHuЯ》也是一例；西安交通大学研制并生产的SD－1系列长行程速度传感器也是为了解决这个问题的，其最大工作行程已经可达±250mm。

随着生产和科学技术的发展，实践中又提出了新的课题，希望能在长行程的条件下，同时测量出位移和速度两个参数。为了解决这个问题，我国冶金部自动化研究所的庄凤令、金广业同志曾在1984年5月于武汉召开的“全国传感器及其应用学术讨论会”上发表过题为“用差动变压器同时检测机械位移和速度”的文章，提出了他们的设想。这篇文章后载于《传感器论文集》。但从文中看出，其设想结构复杂，至少要由14个环节组成，技术难度大、成本高。为了从根本上解决在长行程下同时测量位移和速度的问题，同时使测量仪尽可能的结构简单、成本低廉、调试方便，特研制成功本实用新型——长行程速度、位移测量仪。

本发明创造的要点在于采用了两段式差动变压器传感器B，其连接的特点是感应线圈本身已经接成差动式，变压器B的付边两个线圈同名端直接相连，付边线圈的输出分两路送往高通滤波器2和低通滤波器6。而传感器B的励磁线圈则接在三极管T₁的集电极回路中。上述连接特点，使得三极管T₁的集电极电流的直流分量本身就成为励磁电流的直流分量，这样，就节省了直流电源与加法器，而T₁又是接成电流负反馈的恒流源。结果，本测量仪仅用9个环节即可构成，特别是省去了两个减法器和一个加法器。而加法器和减法器在模拟电路中不但对元件质量要求比较高，而且调试也比较困难。而省去之后，必然使仪器结构简单、调试方便、成本大降。本仪器设有文氏振荡器产生振荡信号。本仪器设有两个滤波器，充分考虑了信号的频域特性。高通滤波器2只让高频的位移载波信号通过，然后进入相敏检波器3，相敏检波器的参考信号来自输出信号的相位可以调整的移相器5。相敏检波器的信号送功率放大器4进行放大后输出，这路检测的是位移信号，可直接接到显示仪表如光线示波器上去观察。另一路低通滤波器6，让低频的速度信号通过，然后相继到电压放大器7和功率放大器8后输出，这一路检测的是速度信号，同样可以接到显示仪表上去观察。这样设计后，就既利用到了输出信号的时域特征，又利用到了输出信号的频域特征，这是目前国内外现有测量仪中所没有的。这样做了以后，仪器结构大大简化。

从效果上来看，本测量仪实现了在长行程的条件下对速度和位移的测量。当加直流时，可以测出速度；当加交流时，可以测出位移；当交、直流同时加上，便可同时测出速度和位移。

本测量仪可测的行程长达±250mm，在国内外都是罕见的。另外由于结构简单、合理，因此调试方便，性能可靠，更加实用，成本也更低廉，极易被用户所接受。据初步估算，每台价格不足千元，约为冶金部自动化研究所提出方案的 1/4 ，显然经济效益更佳。凡是机械工程中需要研究、了解直线运动的机件的平稳性的处所，均可采用本测量仪。

附图1是长行程速度、位移测量仪的结构框图。其中1是文氏振荡器，其作用是产生载波信号。三极管T₁和电容C₁、电阻R₂、R₃、可变电阻R₁共同组成恒流源功率放大器，＋E、－E为直流电源，C₂为隔直流电容。此恒流源功率放大器和文氏振荡器共同组成了两段式差动变压器传感器B的交直流恒流励磁电源。B是两段式差动变压器传感器，它是测量元件，其作用是将机械位移、速度信号转换成相应的电信号。2是高通滤波器，6是低通滤波器，利用这两个滤波器可以将速度信号和位移信号分离出来。3是相敏检波器，它不但可以辨识出位移的大小，而且可以辨识出位移的正负。5是移相器，它给相敏检波器提供一个可以移相的参考信号。7是电压放大器，其作用是对速度信号进行电压放大。4和8是功率放大器，分别对位移和速度信号进行功率放大。

作为最佳实施例，本测量仪已经研制成功。其中两段式差动变压器传感器B采用了西安交通大学研制生产的SD－1系列长行程速度传感器。其中文氏振荡器的振荡频率为2KZ。电源电压＋E和－E分别为＋15V和－15V。其他各部件均是成熟电路，不再赘述。所有元、器件均系国产，且无特别的精度要求。

Claims

1、一种能够同时进行长行程速度、位移测量的电子测量仪器，由文氏振荡器1、恒流源功率放大器、两段式差动变压器传感器B、高通滤波器2、低通滤波器6、相敏检波器3、移相器5、电压放大器7、功率放大器4和8所组成，其特征在于两段式差动变压器传感器B的付边信号输出端分两路直接和高通滤波器2、低通滤波器6相连接。

2、一种按照权利要求1所说的电子测量仪器，其特征在于所说的两段式差动变压器传感器B的付边的两个线圈的同名端直接相连。

3、一种按照权利要求1所说的电子测量仪器，其特征在于所说的两段式差动变压器传感器B的原边励磁线圈接在三极管T₁的集电极回路中。