DE19832854A1

DE19832854A1 - Vorrichtung zum Messen linearer Verschiebungen

Info

Publication number: DE19832854A1
Application number: DE19832854A
Authority: DE
Inventors: Felix Matveevich Mednikov; Mark Lazarevich Nechaevsky
Original assignee: Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: RU2127865C1; JP2978157B2; DE19832854C2; JPH1194508A; US6191575B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Meßtechnik und betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen.

Die Erfindung kann im Maschinenbau bei der Prüfung von Konstruktionen, bei der Steuerung technologischer Prozesse und auf anderen Gebieten angewendet werden.

Zur Zeit ist eine Vielzahl von Konstruktionen induktiver und transformatorischer Einrichtungen (Gebern) für lineare Verschiebung bekannt, die in verschiedenen Geräten und Informationsmeßsystemen weitgehend eingesetzt werden.

Für die meisten bekannten Geber für lineare Verschiebung ist in den Meßergebnissen ein Fehler charakteristisch, der durch den Einfluß äußerer Faktoren bedingt ist, nämlich ein sogenannter Zusatzfehler. Viele der Vervollkommnungen der Bauarten von bekannten Gebern zielen eben auf die Erhöhung der Meßgenauigkeit durch Minimierung des Zusatzfehlers ab, jedoch bleibt dieses Problem auch gegenwärtig aktuell.

Bekannt ist ein induktiver Geber für lineare Verschiebungen (US, A, 4.954.776), der eine auf einem ferromagnetischen Kern angeordnete Wicklung, eine Quelle der Wechselspannung mit Sollfrequenz, einen beweglichen Teil und eine mit der Wicklung verbundete wärmeempfindliche Meßwicklung enthält.

In der angeführten Patentschrift erfolgt die Kompensation des Temperatureinflusses nach dem Widerstand der Meßwicklung, die Messungen gehen aber nach der Wirkkomponente der Ausgangsspannung vonstatten, die zu Wirbelstromverlusten im beweglichen Teil proportional ist. Eine Änderung der Temperatur führt zur Änderung der elektromagnetischen Parameter des Kerns (der magnetischen Permeabilität, der elektrischen Leitfähigkeit) und folglich zur Änderung der Größe der Verluste, die nichtkompensiert bleibt. Die am Prozeß der Temperaturkompensation beteiligten Einrichtungselemente befinden sich unter verschiedenen Bedingungen, was zur unadäquaten Fehlerkompensation führt. Dabei ist die elektrische Kompensationsschaltung recht kompliziert.

Der vorgeschlagenen Erfindung kommen Einrichtungen zur Messung einer linearen Verschiebung recht nahe, denen das klassische Schema eines induktiven Teilers zugrunde liegt. Jedoch entsteht dabei ein Problem, das für diesen Typ von Gebern bezeichnend ist. Die den zusätzlichen Fehler zum Teil kompensierende Zusatzwicklung soll sich unter denselben physikalischen Bedingungen wie die Meßwicklung befinden, das heißt in ihrer Nähe über die gesamte Länge derselben liegen. Aber dann wird die Zusatzwicklung bei der angenommenen Wicklungsweise den Einfluß der Wirbelströme des beweglichen Teils erfahren, was zur uneindeutigen Interpretierung des Ausgangssignals führen wird. Mit anderen Worten ist es unmöglich, die Ursache für die Änderung der Impedanz der Zusatzwicklung zu ermitteln - ob wegen der Lage des beweglichen Teils der wegen der Änderung der äußeren Bedingungen, was dem Auftreten eines Meßfehlers gleichkommt.

Es ist auch ein induktiver Stellungsgeber bekannt (US, A 5.331.277), der zur Kategorie von induktiven Teilern gehört und eine Induktivitätsspule mit einem festen und einem veränderbaren Widerstand einschließt, die miteinander verbunden sind und zwischen Wechselspannungsquelle und Erde geschaltet einen Teiler bilden, der ein Ausgangssignal erzeugt, welches sich nach einem vorgegebenen Verhältnis ändert.

Die Ausgangsspannung wird in der bekannten Einrichtung nach dem Ausdruck

bestimmt, worin V - die Speisespannung, Z₁ und Z₂ - die Impedanzen der Wicklungen jeweils mit veränderbarer und konstanter Induktivität sind. Diese Wicklungen sind in ihrer Ausdehnung verschieden, weil die erste über die Länge verteilt und die zweite in einem nicht großen Abschnitt konzentriert ist, was die Ursache einer ungleichen Änderung ihrer Impedanzen unter dem Einfluß einer Änderung der äußeren Bedingungen ist sowie zu einem Fehler des Ausgangssignalwertes führt. Die Wicklung mit veränderbarer Induktivität besteht aus einer Reihe von Einheiten, während die Windungszahl gemäß einem bestimmten Gesetz ausgewählt ist. Die genannten Einheiten sind über die Länge verteilt und weisen ein unterschiedliches Verhältnis des Wirk- und des Blindwiderstandes auf, wobei sich infolgedessen die Impedanzen der Einheiten verschieden ändern, was eine Verletzung des vorgegebenen Gesetzes der veränderlichen Wicklungsinduktivität und demnach einen Fehler zur Folge hat.

Der vorgeschlagenen Erfindung kommt eine Induktionseinrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen am nächsten (Ageikin D. I. u. a. "Datchiki kontrolya i regulirovania" /Geber für Kontrolle und Regelung/, Verlag "Mashinostroenie", Moskau, 1965, S. 126), enthaltend einen Primärumformer und einen Meßverstärker, wobei der Primärumformer koaxial angeordnete: einen zentralen und einen äußeren Zylinderkern einschließt, gleichachsig mit denen ein beweglicher Teil angeordnet ist, und elektrisch miteinander gekoppelte: eine Meß- und eine Zusatzwicklung, von denen die erste über die Länge des zentralen Kerns so angeordnet ist, daß ihre Windungen den zentralen Kern in Querrichtung umfassen, während der Meßverstärker mit der Meß- und der Zusatzwicklung elektrisch gekoppelt ist.

Bei der bekannten Einrichtung ist der bewegliche Teil als metallisches Rohr aus einem unmagnetischen Material ausgebildet, welches Rohr den zentralen Kern umschließt, die Meßwicklung ist auf einem Tragkörper im Zwischenraum zwischen dem zentralen und dem äußeren Kern angeordnet, während die Zusatzwicklung als Drossel zusammen mit der Meßwicklung in eine mit Tonfrequenzwechselspannung gespeiste Brückenschaltung geschaltet ist. Die Ausgänge der Brückenschaltung sind an die Eingänge eines tensometrischen Verstärkers gelegt. Die Einrichtung ist hauptsächlich zur Messung großer linearer Verschiebungen (bis zu 100 mm) bestimmt.

Das Funktionieren der Einrichtung beruht auf einer Änderung des Scheinwiderstandes der Meßwicklung, wenn sich ihr der elektrisch leitende bewegliche Teil nähert, hervorgerufen durch die entmagnetisierende Wirkung von in der Meßwicklung induzierten Wirbelströmen.

Die Konstruktion der Einrichtung ist eine solche, daß sich die Meß- und die Zusatzwicklung unter verschiedenen physikalischen Bedingungen befinden. Dabei ist ein erheblicher, durch den Einfluß der äußeren Faktoren bedingter Zusatzfehler zu verzeichnen. Bei der Brückenschaltung der Meß- und der Zusatzwicklung ist eine Spannungskonstanz an der Meßwicklung unmöglich sicherzustellen, was dazu führt, daß im Ausgangssignal ein Zusatzfehler erscheint, nämlich dessen multiplikative Komponente, unter welcher ein von der Änderung der Empfindlichkeit des Primärumformers herrührender Fehler verstanden wird. Bei Änderung der äußeren Bedingungen geschieht eine Änderung des Widerstandes der Meßwicklung, wodurch das Auftreten einer additiven Komponente bewirkt wird, unter welcher ein der Anfangslage des beweglichen Teils entsprechender Fehler durch Änderung des Ausgangssignal-Anfangswertes verstanden wird.

Die konstruktive Ausführung des Primärumformers in der bekannten Einrichtung beschränkt die Funktionsmöglichkeiten derselben und kompliziert die Adaption an die Betriebsverhältnisse (beispielsweise die Kopplung des beweglichen Teils mit dem Meßobjekt). Außerdem bietet die Anordnung der Meßwicklung auf einem Tragkörper zwischen den Kernen keine Möglichkeit, die Querabmessungen des Primärumformers zu verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen zu schaffen, bei der durch eine konstruktive Ausführung und Anordnung der Zusatzwicklung sowie durch eine Verbindung mit der Meßwicklung eine Verminderung des vom Einfluß der äußeren Faktoren herrührenden Zusatzfehlers ermöglicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen, enthaltend einen Primärumformer und einen Meßverstärker, wobei der Primärumformer koaxial angeordnete: einen zentralen und einen äußeren Zylinderkern einschließt, gleichachsig mit denen ein zur Verbindung mit einem Objekt vorgerichteter beweglicher Teil angeordnet ist, und elektrisch miteinander gekoppelte: eine Meß- und eine Zusatzwicklung, von denen die erste über die Länge des zentralen Kerns so liegt, daß ihre Windungen den zentralen Kern in Querrichtung umfassen, während der Meßverstärker mit der Meß- und der Zusatzwicklung elektrisch gekoppelt ist, Eingänge besitzt, welche zur Wechselspannungszuführung bestimmt sind, und einen Eingang aufweist, an dem ein eine Information über die lineare Verschiebung des Objektes tragendes Signal erzeugt wird, erfindungsgemäß die Zusatzwicklung einen gemeinsamen Punkt der elektrischen Verbindung mit der Meßwicklung hat und auf einem der Kerne so angeordnet ist, daß ihre Windungen den Kern in Längsrichtung umfassen und durch die axiale Zentralbohrung des entsprechenden Kerns hindurchgeführt sind.

Das Wirkungsprinzip des Primärumformers beruht auf dem Effekt der Entmagnetisierungswirkung von Wirbelströmen, die durch das elektromagnetische Feld der Meßwicklung in dem leitenden beweglichen Teil induziert werden. Im Ergebnis vermindert sich beträchtlich die Impedanz der Meßwicklung, genauer desjenigen Teils, der vom beweglichen Teil umschlossen ist. Die Länge dieses Teils verändert sich bei der Verschiebung des beweglichen Elementes und ruft eine verhältnisgleiche Änderung der Impedanz der Meßwicklung und folglich auch des Ausgangssignals hervor. Zu gleicher Zeit hängt der Widerstand der Zusatzwicklung nicht von der Lage des beweglichen Teils ab, weil ihre Windungen zur Achse des beweglichen Teils parallel sind und ihr Feld entsprechend senkrecht ist, weshalb sie keine Wirbelströme im beweglichen Teil induzieren. Somit gestattet die erfindungsgemäß ausgeführte Zusatzwicklung es, den durch den Einfluß der äußeren Faktoren bedingten Fehler bei jeder beliebigen Lage des beweglichen Teils zu kompensieren.

Es ist nützlich, daß der Meßverstärker drei Operationsverstärker enthält, bei denen die Ausgänge des ersten und des zweiten Operationsverstärkers an den invertierenden Eingang des dritten Operationsverstärkers gelegt sind, dessen Ausgang den Ausgang des Meßverstärkers darstellt und dessen Eingänge die nichtinvertierenden Eingänge des ersten und des zweiten Operationsverstärkers sind, denen die Wechselspannung in Gegenphase zugeführt wird.

Die Ausführung des Meßverstärkers auf Basis von drei Operationsverstärkern erlaubt es, eine recht einfache elektrische Schaltung zu benutzen, wobei eine hohe Meßgenauigkeit erreicht wird.

Dabei ist es vorteilhaft, daß die ersten Herausführungen der Meß- und der Zusatzwicklung, die einen gemeinsamen Punkt bilden, an den invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen sind, an dessen Ausgang die zweite Herausführung der Meßwicklung liegt, während an den invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers die zweite Herausführung der Zusatzwicklung angeschlossen ist.

In diesem Fall bilden der erste und der zweite Operationsverstärker gemeinsam mit der Meß- und der Zusatzwicklung einen Umformer "Spannung-Strom", wodurch die Speisung der Meßwicklung von einer Stromquelle erfolgt, deren Vorteile für die Fachleute augenscheinlich sind.

Es ist zweckmäßig, daß die Zusatzwicklung aus zwei Einheiten ausgeführt ist, die einen gemeinsamen Punkt der elektrischen Verbindung haben, und daß die Zusatzwicklung so geschaltet ist, daß die Herausführung der ersten Einheit der Zusatzwicklung und die erste Herausführung der Meßwicklung, die einen gemeinsamen Punkt bilden, an den invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen sind, die beiden Einheiten der Zusatzwicklung über ihren gemeinsamen Punkt mit dem invertierenden Eingang des zweiten Operationsvestärkers verbunden sind, mit dessen Ausgang die Herausführung der zweiten Einheit der Zusatzwicklung verbunden ist, während die zweite Herausführung der Meßwicklung mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers in Verbindung steht.

Die Verbindung der ersten Einheit der Zusatzwicklung mit dem Meßverstärker und der Meßwicklung gewährleistet die Erregung (Speisung) der Meßwicklung faktisch von einer Stromquelle. Dabei erfüllt die erste Einheit die Funktion eines stromgebenden Elementes, indem sie für die Spannungskonstanz an der Meßwicklung sorgt. Bei Vorhandensein einer Verbindungsleitung zwischen dem Primärumformer und dem Meßverstärker macht die beschriebene Stromspeiseschaltung es möglich, den Einfluß der Parameter der Verbindungsleitung auf die metrologischen Charakteristiken der Einrichtung zu vermeiden (die Vorteile der Stromspeiseschaltung sind den Fachleuten gut bekannt). Somit kompensieren die erste Einheit der Zusatzwicklung und ihre Schaltung die multiplikative Komponente eines von den äußeren Faktoren herrührenden Fehlers.

Die zweite Einheit der Zusatzwicklung und ihre Verbindung mit der Meßwicklung und dem Meßverstärker bewerkstelligen die Kompensation des Anfangswiderstandes der Meßwicklung und folglich auch des Fehlers durch seine Änderung infolge einer Änderung der äußeren Faktoren, das heißt der additiven Komponente des Zusatzfehlers.

Auf diese Weise gestattet die Aufteilung der Zusatzwicklung in zwei Einheiten, die Art des Zusatzfehlers differenzierter zu bestimmen.

Konstruktiv ist es zweckmäßig, daß die Einheiten der Zusatzwicklung auf dem zentralen Kern aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit angeordnet sind, der bewegliche Teil als Rohr aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet ist und der äußere Kern aus einem unmagnetischen Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit bedeutend kleiner als die elektrische Leitfähigkeit des beweglichen Teils besteht.

Nach einer der Varianten mit der zentralen Anordnung der Zusatzwicklung umschließt der bewegliche Teil den äußeren Kern, nach der anderen Variante befindet er sich zwischen dem äußeren und dem zentralen Kern.

Eine solche Anordnung der Einheiten der Zusatzwicklung gewährleistet die gedrungenste Bauart des Primärumformers. In diesem Fall sind die Einheiten ohne Tragkörper auf dem zentralen Kern angeordnet, dessen Durchmesser minimal gemacht werden kann, wenn die Durchmesser des äußeren Kerns und des beweglichen Teils entsprechend verringert werden.

Zur Anpassung der Einrichtung an die Betriebsbedingungen ist es vorteilhaft, daß die Einheiten der Zusatzwicklung auf dem äußeren Kern angeordnet sind, der aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, während der bewegliche Teil als Rohr oder Stab ausgebildet ist und sich innerhalb des zentralen Kerns befindet.

Dabei kann der zentrale Kern aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit oder aus einem unmagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit bestehen, während der bewegliche Teil jeweils aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit oder aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein kann.

Konstruktiv zweckmäßig ist eine weitere Ausführungsvariante des Primärumformers, bei der die Einheiten der Zusatzwicklung auf dem äußeren Kern angeordnet sind, der aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, der bewegliche Teil als Rohr aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist und sich zwischen dem äußeren und dem zentralen Kern befindet, von denen der letztere aus einem unmagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht.

In allen aufgezählten Varianten der konstruktiven Ausführung sind die Materialien, aus denen die Elemente des Primärumformers hergestellt sind, derart ausgewählt, daß ein effektives Zusammenwirken des beweglichen Teils und der Wicklungen erreicht wird, was wiederum den Ausgangssignalpegel erhöht.

Es ist nützlich, daß die Windungszahl und der Leiterquerschnitt der Einheiten der Zusatzwicklung derart sind, daß die Güte der Einheiten der Zusatzwicklung gleich der Güte der Meßwicklung im Anfangszustand ist.

Zur Kompensation des Temperaturfehlers ist es zweckmäßig, daß der Meßverstärker zusätzlich einen als Operationsverstärker ausgebildeten Integrator enthält, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers verbunden ist. Gemäß einer anderen Variante ist der genannte als Operationsverstärker ausgebildete Integrator über seinen invertierenden Eingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers verbunden. Solche Schaltschemas sind durch eine konkrete Ausführung des Primärumformers gegeben.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung ihrer konkreten Ausführungsformen und anhand von beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen, gemäß der Erfindung;

Fig. 2 dto. wie in Fig. 1 mit der Ausführung der Zusatzwicklung aus zwei Einheiten, gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Ausführungsform der Einrichtung mit der Zusatzwicklung auf dem zentralen Kern und mit dem beweglichen Teil, welcher den äußeren Kern umschließt, gemäß der Erfindung;

Fig. 4 dto. wie in Fig. 3 mit dem beweglichen Teil, welcher den zentralen Kern umschließt, gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Ausführungsform der Einrichtung mit der Zusatzwicklung auf dem äußeren Kern und mit dem beweglichen Teil innerhalb des zentralen Kerns, gemäß der Erfindung;

Fig. 6 dto. wie in Fig. 5 mit dem beweglichen Teil zwischen den Kernen, gemäß der Erfindung.

Die Einrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen enthält einen Primärumformer 1 (Fig. 1), der einen Magnetleiter in Form von zwei koaxial angeordneten: einem zentralen und einem äußeren Kern (in der Zeichnung nicht gezeigt) einschließt, gleichachsig mit denen ein zur Verbindung mit einem Meßobjekt vorgerichteter beweglicher Teil 2 angeordnet ist. Der Primärumformer 1 enthält auch eine Meßwicklung 3, die auf dem zentralen Kern über dessen Länge so gelegen ist, daß ihre Windungen den zentralen Kern in Querrichtung umfassen, und eine einen gemeinsamen Punkt der elektrischen Verbindung mit ihr aufweisende Zusatzwicklung 4. Die Zusatzwicklung 4 ist auf einem der Kerne so angeordnet, daß die Windungen der Zusatzwicklung den Kern in Längsrichtung umfassen und durch die entsprechende axiale Zentralbohrung hindurchgeführt sind, was einen prinzipiellen Unterschied in der Bewicklung der Meß- und der Zusatzwicklung 3, 4 bildet. Die Anordnung der Wicklungen 3, 4 ist bedingt in Fig. 1 dargestellt, detaillierter ist sie aber in den nachfolgenden Zeichnungen gezeigt. Der bewegliche Teil 2 ist bedingt, die Wicklungen 3, 4 umschließend dargestellt, wobei ins Gewicht fällt, daß seine Achse zu den Windungen der Zusatzwicklung 4 parallel und zu den Windungen der Meßwicklung 3 senkrecht verläuft.

Bei einer solchen Anordnung haben die Meß- und die Zusatzwicklung 3, 4 praktisch eine gleiche Länge und befinden sich unter gleichen physikalischen Bedingungen, was es erlaubt, den Zusatzfehler beträchtlich zu vermindern, der durch den Einfluß der äußeren Faktoren, beispielsweise durch Temperatur, Feuchtigkeit u. a. m. bedingt ist.

Die Einrichtung enthält einen Meßverstärker 5, der Eingänge zum Anschließen an eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Wechselspannungsquelle und Eingänge zur elektrischen Verbindung mit den Herausführungen der Meß- und der Zusatzwicklung 3, 4 aufweist. Am Ausgang des Meßverstärkers 5 wird ein Signal erzeugt, das eine Information über die lineare Verschiebung des Objektes trägt.

In der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung enthält der Meßverstärker 5 drei Operationsverstärker 6, 7, 8, bei denen die Ausgänge der ersten zwei Operationsverstärker verbunden und an den invertierenden Eingang des dritten Operationsverstärkers 8 angeschlossen sind, dessen Ausgang den Ausgang des Meßverstärkers 5 darstellt. Den nichtinvertierenden Eingängen 9, 10 der Operationsverstärker 6, 7, welche die Eingänge des Meßverstärkers 5 sind, wird die Wechselspannung von einer entsprechenden Spannungsquelle in Gegenphase zugeführt. Die Meßwicklung 3 ist an den ersten Operationsverstärker 6 als Rückführungswiderstand so angeschlossen, daß ihre Herausführungen mit dem invertierenden Eingang 11 und dem Ausgang dieses Operationsverstärkers 6 verbunden sind. Die Zusatzwicklung 4 ist über ihre erste Herausführung ebenso wie die Meßwicklung 3 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 6 angeschlossen, während sie über ihre zweite Herausführung mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 verbunden ist.

Bei der hier beschriebenen Variante der Erfindung kann zum Meßverstärker 5 ein als Operationsverstärker ausgebildeter Integrator 13 (im folgenden zur Vereinfachung Integrator 13 genannt) gehören, dessen invertierender Eingang an den Ausgang des Operationsverstärkers 7 gelegt ist. Das Ausgangssignal des Integrators 13 wird zur Kompensation des Temperaturfehlers ausgenutzt, während die den Operationsverstärkern 6, 7 zugeführte Wechselspannung eine Gleichkomponente enthält.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Zusatzwicklung 4 aus zwei Einheiten 14, 15 ausgeführt, die einen gemeinsamen Punkt 16 der elektrischen Verbindung haben. Dabei besitzt der Meßverstärker 5 ein ebensolches Strukturschema wie in der Variante gemäß Fig. 1. Der Unterschied besteht im Anschluß der Zusatzwicklung 4: die Herausführung der ersten Einheit 14 ist an den invertierenden Eingang 11 des Operationsverstärkers 6 angeschlossen, der gemeinsame Punkt 16 ist an den invertierenden Eingang 12 des Operationsverstärkers 7 gelegt und die Herausführung der zweiten Einheit 15 ist an den Ausgang desselben angeschlossen.

Ebenso wie in der vorbeschriebenen Ausführungsvariante der Erfindung kann der Meßverstärker 5 einen Integrator 13 enthalten, der eine ebensolche Funktion erfüllt, jedoch anders angeschlossen ist, nämlich an den Ausgang des Operationsverstärkers 6.

In der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 3 bis 6 mehrere Varianten der Ausführung und Anordnung von zum Primärumformer 1 gehörenden Elementen dargestellt. In allen genannten Figuren sind ein Magnetleiter, bestehend aus einem zentralen und einem äußeren Kern 17, 18, ein beweglicher Teil 2, eine Meß- und eine Zusatzwicklung 3, 4 gezeigt, wobei die Zusatzwicklung aus zwei Einheiten 14, 15 besteht. Zur ersten Gruppe, die in Fig. 3, 4 dargestellt ist, gehören Ausführungsformen mit der Anordnung der Zusatzwicklung 4 auf dem zentralen Kern 17, zur zweiten, in Fig. 5, 6 dargestellten Gruppe - Ausführungsformen mit der Anordnung auf dem äußeren Kern 18. Ebensolche Ausführungsformen können auch für die ungeteilte Ausbildung der Zusatzwicklung 4 erfolgreich angewendet werden.

So ist in Fig. 3 eine Variante dargestellt, bei der sich die Zusatzwicklung 4 auf dem zentralen Kern 17 aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit befindet, der bewegliche Teil 2 als Rohr aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet ist und den äußeren Kern 18 umschließt, welcher aus einem unmagnetischen Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit bedeutend kleiner als die elektrische Leitfähigkeit des beweglichen Teils 2 besteht.

Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel des Primärumformers 1 entsprechend Fig. 3 angeführt. Der zentrale Kern von 8 mm Durchmesser besteht aus Kohlenstoffstahl und der äußere Kern von 12 mm Durchmesser - aus nichtrostendem Stahl; die Länge der Kerne beträgt 245 mm bei einem Meßbereich von 200 mm. Der bewegliche Teil von 18 mm Durchmesser besteht aus Duraluminium. Die Meßwicklung ist aus Kupferdraht von 0,2 mm Durchmesser hergestellt und auf dem zentralen Kern aufgewickelt, und oberhalb derselben ist die Zusatzwicklung mit einem Drahtdurchmesser von 0,18 mm freitragend aufgewickelt. Jede Einheit der Zusatzwicklung weist 16 Windungen auf. Die Speisespannung 5 V, die Frequenz 5 kHz. Der Temperaturfehler im Temperaturbereich von -40°C bis +80°C übersteigt nicht 0,15%/10°C.

In Fig. 4 ist der Primärumformer 1 im Grunde ebenso ausgeführt, der Unterschied besteht darin, daß sich der bewegliche Teil 2 zwischen dem äußeren und dem zentralen Kern 17, 18 befindet.

Bei solchen Ausführungsformen ist es möglich, die Querabmessungen des Umformers 1 am effektivsten zu verringern, da die beiden Wicklungen 3, 4 freitragend auf dem zentralen Kern 17 angeordnet werden, dessen Durchmesser minimal gemacht werden kann, wenn die Abmessungen des äußeren Kerns 18 und des beweglichen Elementes 2 entsprechend verkleinert werden. Hierbei kann der bewegliche Teil 2 spielfrei über den äußeren Kern 18 gleiten, indem er die Funktion eines Gehäuses erfüllt, oder er kann innerhalb dieses Kern 18 gleiten und dabei als Führung fungieren.

Die im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen des Primärumformers 1 lassen eine hermetische Abdichtung der Wicklungen 3, 4 zusammen mit dem zentralen Kern 17 zu, was es erlaubt, die Einrichtung in aggressiven Medien, unter hohem Druck und unter anderen Bedingungen einzusetzen.

In Fig. 5 ist eine Variante dargestellt, bei der die Zusatzwicklung 4 auf dem äußeren Kern 18 angeordnet ist, der aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, der bewegliche Teil 2 als Rohr oder Stab aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet ist und sich innerhalb des zentralen Kerns 17 befindet, welcher aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht.

Der in Fig. 5 abgebildete Primärumformer 1 ist im wesentlichen ebenso wie in der vorhergehenden Variante ausgeführt.

Der Unterschied liegt darin, daß der zentrale Kern 17 aus einem unmagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit und der bewegliche Teil 2 aus einem ferromagnetischen Material besteht.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsvariante des Primärumformers 1 dargestellt, bei welcher die Zusatzwicklung 4 auf dem äußeren Kern 18 angeordnet ist, der aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, der bewegliche Teil 2 als Rohr aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet und zwischen dem äußeren und dem zentralen Kern 18, 17 untergebracht ist, von denen der letztere aus einem unmagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht.

Für alle Ausführungsformen des Primärumformers 1 sind folgende Begriffe verwendet: "hohe elektrische Leitfähigkeit" -eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 2 bis 3 10^-5 1/Ohm.m, was beispielsweise für Aluminiumlegierungen bezeichnend ist; "geringe elektrische Leitfähigkeit" - um eine Größenordnung kleiner (bis hin zum Isolator), beispielsweise nichtrostender Stahl mit einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 10^-6 1/Ohm.m; "ferromagnetisches Material" - ein Material mit einer relativen magnetischen Permeabilität von 1000 und mehr. Derartige Verhältnisse sind zum effektiven Zusammenwirken des beweglichen Teils 2 und der Wicklungen 3, 4 notwendig, was einen hohen Ausgangssignalpegel gewährleistet.

Die beschriebenen Varianten der konstruktiven Ausführung des Primärumformers erweitern bedeutend die Funktionsmöglichkeiten der Einrichtung, indem sie gestatten, den beweglichen Teil entsprechend den Betriebsbedingungen und dem Charakter des Meßobjektes zu wählen sowie erforderlichenfalls die Quermaße des Primärumformers auf ein Minimum zu reduzieren. In einigen Fällen kann das Meßobjekt gleichzeitig als beweglicher Teil benutzt werden, wenn die Forderungen hinsichtlich der verwendeten Materialien erfüllt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen arbeitet folgenderweise.

Das Wirkungsprinzip des Primärumformers 1 ist für alle Ausführungsformen desselben gemeinsam und beruht auf dem Effekt der Entmagnetisierungswirkung von Wirbelströmen, die durch das elektromagnetische Feld der Meßwicklung 3 im leitenden beweglichen Teil 2 induziert werden (Varianten seiner Anordnung sind nicht wichtig, wenn der Prozeß nicht detailliert wird). Im Ergebnis vermindert sich beträchtlich die Impedanz der Meßwicklung 3, genauer desjenigen Teils, der vom beweglichen Teil 2 umschlossen ist. Die Länge dieses Teils verändert sich bei der Verschiebung des beweglichen Teils 2 und ruft eine proportionale Änderung der Impedanz der Meßwicklung 3 und folglich auch des Ausgangssignals hervor.

Zu gleicher Zeit hängt der Widerstand der Zusatzwicklung 4 nicht von der Lage des beweglichen Teils 2 ab, weil ihre Windungen zur Achse des beweglichen Teils 2 parallel sind, ihr Feld aber entsprechend senkrecht ist, weshalb sie keine Wirbelströme im beweglichen Teil 2 induzieren. Somit wird die Kompensationswirkung der Zusatzwicklung 4 bei jeder beliebigen Lage des beweglichen Teils 2 aufrechterhalten.

Für die Varianten mit dem ferromagnetischen beweglichen Teil 2 funktioniert der Primärumformer 1 im wesentlichen ähnlich wie vorstehend beschrieben. Der Unterschied liegt darin, daß die Anwesenheit eines ferromagnetischen Materials das Feld der Meßwicklung 3 verstärkt und die Impedanz ihres Teiles erhöht, der von dem beweglichen Teil 2 umschlossen ist (dies gilt auch für den Fall, daß sich der bewegliche Teil 2 innerhalb der Wicklung 3 befindet). Auch in diesem Fall hängt der Widerstand der Zusatzwicklung 3 praktisch nicht von der Lage des beweglichen Teils 2 ab, weil sich die Kraftlinien ihres Feldes im wesentlichen am Umfang des Kerns 17 oder 18, auf dem sich angeordnet ist, schließen.

Nunmehr wird zunächst die Arbeit der Einrichtung nach Fig. 1, aber ohne Integrator 13, behandelt. Wird den nichtinvertierenden Eingängen 9, 10 der Operationsverstärker 6, 7 eine Wechselspannung mit stabilisierter Amplitude U zugeführt, entstehen an den Ausgängen des ersten und des zweiten Operationsverstärkers 6, 7 jeweilige Spannungen:

worin bedeuten: Z_u - komplexen Widerstand der Meßwicklung 3; Z₁ - Widerstand der Zusatzwicklung 4; R_fb - Widerstand des Rückkopplungskreises des Operationsverstärkers 7.

Da sich die Signale an den Eingängen 9, 10 der Operationsverstärker 6, 7 in Gegenphase befinden, so wird die Spannung U_aus am Ausgang des Operationsverstärkers 8 - an dem Ausgang des Meßverstärkers 5 - als Ausdruck

U_aus = k₁U₁ - k₂U₂ (3)

dargestellt, worin k₁ und k₂ Verstärkungskoeffizienten des Eingangs des Operationsverstärkers 8 sind, welcher mit den Operationsverstärkern jeweils 6 und 7 verbunden ist. In der Annahme, daß k₁ = 1, erhält man aus (3) unter Berücksichtigung von (1) und (2):

Den komplexen Widerstand Z_u der Meßwicklung 3 kann man als Z_u = Z_o + ΔZ darstellen, wobei bedeuten: Z_o - Anfangsimpedanz der Wicklung 3 in einer der Endlagen des beweglichen Teils 2 (zum Beispiel, wenn er vollständig aus dem Primärumformer 1 herausgeführt ist); ΔZ - Widerstand der Meßwicklung 3, der durch die Lageänderung des beweglichen Teils 2 bedingt ist.

Wird die Lage (die Verschiebung) des beweglichen Teils 2 als x-Koordinate gekennzeichnet, die entlang seiner Achse von einem fixierten Punkt aus (beispielsweise von dem Rand des Kerns aus) abgezählt wird, so ist die Änderung des Widerstandes der Meßwicklung 3 eine Funktion von x, die der linearen nahekommt:

Z(x) = cx, (5)

wo c der Proportionalitätsfaktor ist, der im wesentlichen durch die Anfangsimpedanz des Teiles der Meßwicklung 3 bestimmt wird, welcher vom beweglichen Teil 2 umschlossen ist, während Z(0) = 0. In diesem Fall nimmt der Ausdruck (4) die folgende Form an:

Die Werte der Verstärkungskoeffizienten k₁ und k₂ werden so gewählt, daß k₁R_o»k₂R_fb, das heißt k₁R_o-k₂R_fb≈k₁R_o, wobei R_o der Wirkwiderstand der Meßwicklung 3 im Anfangszustand ist. Die Windungszahl und der Leiterquerschnitt der Zusatzwicklung 4 werden so gewählt, daß ihre Güte der Güte Q der Meßwicklung 3 im Anfangszustand gleich ist:

worin R_o, X_o und R₁, X₁ den Wirk- und den Blindwiderstand jeweils der Meß- und der Zusatzwicklung 3, 4 bedeuten.

Der Ausdruck für die Anfangs-Ausgangsspannung U ist dabei:

Bekanntlich ist die Temperatur der Haupfaktor, der die Größe des Zusatzfehlers beeinflußt. Dabei ist die Abhängigkeit des Wirkwiderstandes von der Temperatur t wie folgt:

R(t) = R(t_o)(1 + αt), (9)

worin α den Temperaturkoeffizienten des elektrischen Leiterwiderstandes und R_o(t) den Widerstand bei der Nenntemperatur (meist bei t = 20°C) bedeuten. In der Annahme, daß die Temperatur der beiden Wicklungen 3, 4 gleich ist (was wissentlich erfüllt wird, wenn sie auf ein und demselben Kern 17 angeordnet sind), und durch Einsetzen von (9) in (8) erhält man:

Im Ausdruck (10) sind R_o(t_o) und R₁(t_o) festgelegte, im voraus bekannte Größen, so daß die Spannung U_o von den Parametern des Primärumformers 1, die dem Einfluß der äußeren Faktoren ausgesetzt sind, nicht abhängt. Somit ist bei der Einhaltung der Bedingung (7) der Wert U_o stabil, das heißt, im Ausgangssignal fehlt die additive Fehlerkomponente.

In einem Ausdruck für die Empfindlichkeit

haben die Größen c und Z₁ die gleiche Natur und verändern sich unter dem Einfluß der äußeren Faktoren gleich, was zur Stabilität des Wertes S beiträgt und in bedeutendem Maße die multiplikative Komponente kompensiert.

Somit stellt die erfindungsgemäße Ausführung der Zusatzwicklung 4 und deren Anschluß eine Erhöhung der Genauigkeit des Ausgangssignals durch Verminderung des Zusatzfehlers in ihm sicher.

Die Einrichtung, bei der die Zusatzwicklung 4 aus zwei Einheiten 14, 15 (Fig. 2) besteht, arbeitet im wesentlichen ebenso wie vorstehend beschrieben. Dabei werden in den Ausdrücken (1), (2), (4) für die Spannungen U₁, U₂ bzw. U_aus an den Ausgängen der Operationsverstärker 6, 7 und 8 sich die Widerstände Z₁, Z₂ der Einheiten 14, 15 der Zusatzwicklung 4 befinden. Um die Formeln bequemer auszudrücken, wird bedingt angenommen, daß die Bezeichnungen, die sich auf die Zusatzwicklung 4 nach Fig. 1 beziehen, in dieser Variante für die erste Einheit 14 der Zusatzwicklung 4 gelten:

Da die Windungszahl und der Leiterquerschnitt der Zusatzwicklung 4 so gewählt sind, daß ihre Einheiten 14, 15 dieselbe Güte wie die Meßwicklung 3 im Anfangszustand aufweisen, so

worin R_o, X_o und R₂, X₂ den Wirk- und den Blindwiderstand jeweils der Meßwicklung 3 und der zweiten Einheit 15 der Zusatzwicklung 4 bedeuten.

Wählt man k₂ = q, so ergibt sich aus (11):

R_o = k₂R₂, X_o = k₂X₂, Z_o = k₂Z₂ (12)

Infolge (12) ist die Ausgangsspannung

das heißt, sie hängt nicht vom Anfangswiderstand der Meßwicklung 3 ab, was mit der Kompensation der additiven Komponente des Meßfehlers gleichbedeutend ist.

Da sich die Meß- und die Zusatzwicklung 3, 4 unter gleichen physikalischen Bedingungen befinden, deren Änderung sich in gleichem Maße auf ihren Widerständen auswirkt, so werden die Beziehungen (12) und (13) auch bei Änderung der äußeren Bedingungen (z. B. der Temperatur) in Kraft bleiben.

Das Verhältnis ΔZ/Z₁ in (13), bedingt durch die Quotientenschaltung der Meßwicklung 3 und der ersten Einheit 14 der Zusatzwicklung 4, erlaubt es, auch die multiplikative Komponente des zusätzlichen Meßfehlers in bedeutendem Maße zu kompensieren.

Die obenbesagten Bedingungen (7) und (11), welche die Güte der Wicklungen 3, 4 betreffen, können folgendermaßen realisiert werden. Bekanntlich läßt sich die Induktivität einer Wicklung nach der Formel L=W²G berechnen, in der W die Windungszahl ist und G den magnetischen Leitwert eines durch den Wicklungsstrom erzeugten magnetischen Flusses bedeutet, welcher Leitwert von dem Material, den Abmessungen und der Form des Magnetleiters, auf dem die Wicklung angeordnet ist, abhängt. Der Wirkwiderstand der Wicklung R = Wr, wo der Widerstand r einer Windung (bei der Soll-Speisefrequenz ω) durch den Durchmesser (den Flächeninhalt oder Umfang) des Leiters bestimmt wird. Dann ist die Güte der Wicklung:

Ist man der Ansicht, daß die Speisefrequenz und der Magnetleiter gewählt sind, so kann man den gewünschten Wert Q durch entsprechende Auswahl der Windungszahl und den Leiterdurchmesser der Wicklungen erhalten, wobei die Erfüllung der Bedingungen (7) und (11) sichergestellt wird.

Es wird nunmehr die Arbeit der Einrichtung nach Fig. 1 bei in ihr vorhandenem Integrator 13 behandelt. Bekanntlich läßt sich die Speisespannung wie auch jedes veränderliche Signal als U = Uc+Uv darstellen, wo Uv die Wechselkomponente und Uc die Gleichkomponente des Signales sind. Zugleich ist Uc der Mittelwert der Wechselspannung U in der Periode. In der Annahme, daß der Meßverstärker 5 zusammen mit den Wicklungen 3, 4 einen linearen elektrischen Stromkreis bildet, kann man die Einrichtungsarbeit aufgrund des Überlagerungsprinzips unabhängig und gesondert nur bei der Speisung Uc (Gleichstrombetrieb) und nur bei der Speisung Uv (Wechselstrombetrieb) betrachten und danach die Ergebnisse addieren. Der Wechselstrombetrieb der Einrichtung ist im vorstehenden beschrieben.

Im Gleichstrombetrieb (bei der Spannung U_c am Eingang 10 des zweiten Operationsverstärkers 7) ergibt sich:

weil bei Gleichstrom der induktive Widerstand der Wicklungen 3, 4 gleich Null ist und Z_u=R_o, Z₁=R₁, das heißt, der Scheinwiderstand ist den Wirkwiderständen gleich. Der Scheinwiderstand am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 7 und folglich am Ausgang des Integrators 13 wird aus der Beziehung

U₂ = U_2c + U₂ (16)

bestimmt.

Da der Integrator 13 die Wechselkomponente U₂ filtert, beträgt seine Ausgangsspannung beim Verstärkungskoeffizienten k₄

oder sie hat aufgrund des Ausdrucks (9) die Form:

woraus die Temperatur bestimmt wird:

wobei alle Größen im rechten Teil bekannt sind. Also kann man nach dem Wert der Ausgangsspannung des als Operationsverstärker ausgebildeten Integrators 13 die Temperatur der Zusatzwicklung 4 und demnach auch die Temperatur der Meßwicklung 3 bestimmen, wenn sie sich auf ein und demselben Kern 17 befinden oder wenn ein Temperaturgradient über den Querschnitt des Primärumformers 1 fehlt. Die gewonnene Information läßt sich dann zur praktisch vollständigen Kompensation des Temperaturfehlers ausnutzen. Diese Operation kann man beispielsweise mit Hilfe eines programmierbaren Mikroprozessors automatisieren, in dem das Temperaturverhalten des Primärumformers gespeichert wird.

Für diejenigen Varianten der Einrichtung, in denen die Zusatzwicklung 4 auf dem äußeren Kern 18 (Fig. 5, 6) angeordnet ist, kann die Kompensation eines Temperaturfehlers nicht ganz adäquat sein wegen einer Ungleichheit der Temperaturen der Wicklungen 3, 4 infolge eines möglichen Temperaturgradienten über den Querschnitt des Primärumformers 1. Prüfungen in einer Thermokammer zeigen, daß bei Erwärmung (Kühlung) des Primärumformers 1 auf 60°C ein Temperaturausgleich über seinen Querschnitt innerhalb von 30 bis 40 Minuten je nach der konstruktiven Ausführungsform und den Abmessungen des Primärumformers 1 stattfindet.

Bei Vorhandensein einer Information über die Temperatur der Wicklungen 3, 4 kann man den negativen Einfluß des Temperaturgradienten neutralisieren, indem man den Integrator 13 in der Schaltung der Einrichtung ausnutzt.

Die Ausgangsspannung des Integrators 13, der an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers 6 mit konstanter Eingangsspannung U angeschlossen ist, wird aus dem Ausdruck

bestimmt.

Setzen wir den Fall, daß die erste Einheit 14 der Wicklung 4 eine Temperatur t und die Meßwicklung 3 eine Temperatur t+Δt hat, dann ergibt sich aus dem Ausdruck (20) aufgrund des Ausdrucks (9):

worin k₄ der Verstärkungskoeffizient des Integrators 13 ist. Im Falle, daß die Temperatur der Wicklungen 3, 4 gleich ist, das heißt Δt=0, so ist U₄=U₄₀, wobei U₄₀ ein festgelegter, im voraus bekannter Wert ist. Wenn Δt≠0, das heißt, die Temperatur der Meßwicklung 3 ist größer oder kleiner als die Temperatur der Zusatzwicklung 4, so weicht auch der Wert 4 nach derselben Seite vom Gleichgewichtswert U₄₀ ab. Somit kann die Spannung vom Ausgang des Integrators 13 zur Korrektur von Meßergebnissen unter Berücksichtigung eines Temperaturgradienten über den Querschnitt des Primärumformers 1 ausgenutzt werden. Die weitere Signalverarbeitung kann ähnlich wie für die Variante nach Fig. 1 vorgenommen werden.

Somit gewährleistet die vorgeschlagene Erfindung eine Steigerung der Meßgenauigkeit dank Verminderung des durch den Einfluß der äußeren Faktoren bedingten Zusatzfehlers. Erweitert sind die Funktionsmöglichkeiten, verbessert ist die Anpassung an die Betriebsbedingungen, was durch verschiedene Ausführungsformen der zu patentierenden Einrichtung erreicht ist.

Claims

1. Einrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen, enthaltend einen Primärumformer (1) und einen Meßverstärker (5), wobei der Primärumformer (1) koaxial angeordnete: einen zentralen und einen äußeren Zylinderkern (17, 18) einschließt, gleichachsig mit denen ein zur Verbindung mit einem Objekt vorgerichteter beweglicher Teil (2) angeordnet ist, und elektrisch miteinander gekoppelte: eine Meßwicklung (3), die über die Länge des zentralen Kerns (17) so liegt, daß ihre Windungen den zentralen Kern (17) in Querrichtung umfassen, und eine Zusatzwicklung (4), während der Meßverstärker (5) mit der Meß- und der Zusatzwicklung (3, 4) elektrisch gekoppelt ist, Eingänge besitzt, welche zur Wechselspannungszuführung bestimmt sind, und einen Ausgang aufweist, an dem ein eine Information über die lineare Verschiebung des Objektes tragendes Signal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) einen gemeinsamen Punkt der elektrischen Verbindung mit der Meßwicklung (3) hat und auf einem der Kerne (17, 18) so angeordnet ist, daß ihre Windungen den Kern (17, 18) in Längsrichtung umfassen und durch die axiale Zentralbohrung des entsprechenden Kerns (17, 18) hindurchgeführt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßverstärker (5) drei Operationsverstärker (6, 7, 8) enthält, bei denen die Ausgänge des ersten und des zweiten Operationsverstärkers an den invertierenden Eingang des dritten Operationsverstärkers (8) gelegt sind, dessen Ausgang den Ausgang des Meßverstärkers (5) darstellt und dessen Eingänge die nichtinvertierenden Eingänge (9, 10) des Meßverstärkers (5) sind, denen die Wechselspannung in Gegenphase zugeführt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Herausführungen der Meß- und der Zusatzwicklung (3, 4), die einen gemeinsamen Punkt bilden, an den invertierenden Eingang (11) des ersten Operationsverstärkers (6) angeschlossen sind, an dessen Ausgang die zweite Herausführung der Meßwicklung (3) liegt, während an den invertierenden Eingang (12) des zweiten Operationsverstärkers (7) die zweite Herausführung der Zusatzwicklung (4) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) aus zwei Einheiten (14, 15) ausgeführt ist, die einen gemeinsamen Punkt (16) der elektrischen Verbindung haben.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Herausführung der ersten Einheit (14) der Zusatzwicklung (4) und die erste Herausführung der Meßwicklung (3), die einen gemeinsamen Punkt bilden, an den invertierenden Eingang (11) des ersten Operationsverstärkers (6) angeschlossen sind, die beiden Einheiten (14, 15) der Zusatzwicklung (4) über ihren gemeinsamen Punkt (16) mit dem invertierenden Eingang (12) des zweiten Operationsverstärkers (7) verbunden sind, mit dessen Ausgang die Herausführung der zweiten Einheit (15) der Zusatzwicklung (4) verbunden ist, während die zweite Herausführung der Meßwicklung (3) mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (6) in Verbindung steht.

6. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) auf dem zentralen Kern (17) angeordnet ist, der aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, der bewegliche Teil (2) als Rohr aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet ist und der äußere Kern (18) aus einem unmagnetischen Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit des beweglichen Teils (2) besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil (2) den äußeren Kern (18) umschließt.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil (2) zwischen dem äußeren und dem zentralen Kern (18, 17) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) auf dem äußeren Kern (18) angeordnet ist, der aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, während der bewegliche Teil (2) als Rohr oder Stab ausgebildet ist und sich innerhalb des zentralen Kerns (17) befindet.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kern (17) aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, während der bewegliche Teil (2) aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellt ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kern (17) aus einem unmagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, während der bewegliche Teil (2) aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist.

12. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) auf dem äußeren Kern (18) angeordnet ist, der aus einem ferromagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, der bewegliche Teil (2) als Rohr aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist und sich zwischen dem äußeren und dem zentralen Kern (18, 17) befindet, von denen der letztere aus einem unmagnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht.

13. Einrichtung nach Anspruch 3 in Kombination mit einem beliebigen der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßverstärker (5) zusätzlich einen als Operationsverstärker ausgebildeten Integrator (13) enthält, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (7) verbunden ist, und das Ausgangssignal zur Kompensation eines zusätzlichen Fehlers ausgenutzt wird, wobei die Wechselspannung, die den nichtinvertierenden Eingängen (9, 10) des ersten und des zweiten Operationsverstärkers (6, 7) in Gegenphase zugeführt wird, eine Gleichkomponente enthält.

14. Einrichtung nach Anspruch 5 in Kombination mit einem beliebigen der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßverstärker (5) zusätzlich einen als Operationsverstärker ausgebildeten Integrator (13) enthält, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (6) verbunden ist, und das Ausgangssignal zur Kompensation eines zusätzlichen Fehlers ausgenutzt wird, wobei die Wechselspannung, die den nichtinvertierenden Eingängen (9, 10) des ersten und des zweiten Operationsverstärkers (6, 7) in Gegenphase zugeführt wird, eine Gleichkomponente enthält.

15. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl und der Leiterquerschnitt der Zusatzwicklung (4) derart sind, daß die Güte der Zusatzwicklung (4) der Güte der Meßwicklung (3) im Anfangszustand gleich ist.