RU1832177C - Transformer-type displacement transducer - Google Patents

Transformer-type displacement transducer

Info

Publication number
RU1832177C
RU1832177C SU904878298A SU4878298A RU1832177C RU 1832177 C RU1832177 C RU 1832177C SU 904878298 A SU904878298 A SU 904878298A SU 4878298 A SU4878298 A SU 4878298A RU 1832177 C RU1832177 C RU 1832177C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
measuring
nodes
winding
input
Prior art date
Application number
SU904878298A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Александрович Гаврилов
Николай Дмитриевич Конаков
Вячеслав Анатольевич Столяров
Original Assignee
Научно-исследовательский институт физических измерений
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт физических измерений filed Critical Научно-исследовательский институт физических измерений
Priority to SU904878298A priority Critical patent/RU1832177C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1832177C publication Critical patent/RU1832177C/en

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Трансформаторный датчик относитс  к области контрольно-измерительной техники и может быть использован дл  измерени  перемещений. Целью- предлагаемого изобретени   вл етс  обеспечение контрол  функционировани  и повышение точности измерений. Поставленна  цель достигаетс  за счет введени  в трансформаторный датчик первого и второго электронных коммутационных узлов, первого и второго узлов формировани  управл ющих сигналов узла дистанционного управлени , источника управл ющих сигналов, первого и второго согласующих устройств, измерительного канала и новых св зей между узлами и блоками датчика. 2 ил.A transformer sensor belongs to the field of instrumentation and can be used to measure displacements. The aim of the present invention is to provide monitoring of the functioning and increase the accuracy of measurements. This goal is achieved by introducing into the transformer sensor the first and second electronic switching units, the first and second nodes for generating control signals of the remote control unit, the source of control signals, the first and second matching devices, the measuring channel and new communications between the nodes and sensor blocks . 2 ill.

Description

(L

СWITH

Предлагаемое изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано дл  измерени  параметров (линейные перемещени , ускорение, давление) движени .The present invention relates to the field of instrumentation and can be used to measure parameters (linear displacement, acceleration, pressure) of movement.

Цель предлагаемого изобретени  - обеспечение возможности контрол  функционировани  и повышение точности измерений датчика.The purpose of the invention is to provide the ability to control the functioning and increase the accuracy of the sensor measurements.

На фиг. 1 приведена электрическа  блок-схема трансформаторного датчика дл  измерени  параметров-движени ; на фиг. 2 - выходные характеристики.In FIG. 1 is an electrical block diagram of a transformer sensor for measuring motion parameters; in FIG. 2 - output characteristics.

Трансформаторный датчик содержит источник 1 переменного напр жени , чувствительный элемент 2, в который вход т две секции 3 обмотки возбуждени  электрически соединенные последовательно согласно , рабочую секцию 4 и компенсационную секцию 5 измерительной обмотки, сердечник 8. симметрирующую пластину 7, рабочий  корь (мембрану) б, установленный с возможностью перемещени , первый 9 и второй 10 электронные коммутационные узлы; первый 11 и второй 12 узлы формировани  управл ющих сигналов, выполненные на эмиттерных повторител х AI и Аа соответственно; узел дистанционного управлени  13, выполненный . в виде коммутационного элемента S1; источник управл ющих сигналов 14, выполненный в виде делител  напр жени  на резисторах RI, R2: первое 15 и второе 16 согласующие устройства , выполненные в виде делителей напр жени  на резисторах Рз, R-i и Rs, Rfi соответственно; измерительный канал 17. содержащий усилитель переменного напр 00The transformer sensor contains an alternating voltage source 1, a sensing element 2, which includes two sections 3 of the field winding electrically connected in series according to, the working section 4 and the compensation section 5 of the measuring winding, core 8. symmetrical plate 7, working core (membrane) b movably mounted, first 9 and second 10 electronic switching nodes; the first 11 and second 12 control signal generating units performed on emitter repeaters AI and Aa, respectively; the remote control unit 13 is configured. in the form of a switching element S1; control signal source 14 made in the form of a voltage divider on resistors RI, R2: the first 15 and second 16 matching devices made in the form of voltage dividers on resistors Pz, R-i and Rs, Rfi, respectively; measuring channel 17. comprising an AC amplifier 00

GJGj

ю Yu

N|N |

жени  18, двухполупериодный выпр митель 19, фильтр низких частот 20.wife 18, a half-wave rectifier 19, a low-pass filter 20.

Узлы 11 и 12 формировани  управл ющих сигналов выполнены по схеме эмиттер- ного повторител  и обеспечивают формирование сигналов необходимого уровн  дл  управлени  электронными коммутационными узлами 9 и 10 соответственно , а также выполн ют функцию согласовани  между выходом источника уп- равл ющих сигналов 14 и управл ющими входами электронных коммутационных узлов .The nodes 11 and 12 of the formation of control signals are made according to the emitter follower circuit and provide the formation of signals of the required level for controlling the electronic switching nodes 9 and 10, respectively, and also perform the matching function between the output of the source of control signals 14 and the control inputs electronic switching nodes.

Согласующие узлы 15 и 16 выполнены в виде делителей напр жени  на резисторах RS, R4 и Rs, Re соответственно и обеспечивают согласование выхода чувствительного элемента 2 с входом измерительного канала 17,The matching nodes 15 and 16 are made in the form of voltage dividers on the resistors RS, R4 and Rs, Re, respectively, and ensure matching of the output of the sensing element 2 with the input of the measuring channel 17,

Трансформаторный датчик работает следующим образом.Transformer sensor operates as follows.

| Переменное напр жение Unum с выхода источника 1 переменного напр жени  поступает на секции 3 обмотки возбуждени , в которых возбуждаютс  магнитные потоки , навод щие ЭДС в рабочей секции 4 и компенсационной секции 5 измерительной обмотки. При перемещении подвижного ферромагнитного рабочего  кор  (мембраны ) 6, в направлени х указанных на фиг. 1 стрелками, измен етс  величина зазора др , в результате чего измен етс  выходное напр жение в рабочей секции 4 измерительной обмотки в функции перемещени  рабочего  кор  за счет изменени  взаимной индуктивной св зи между секци ми возбуждающей обмотки 3 и рабочей 4 измерительной обмотки.| The alternating voltage Unum from the output of the alternating voltage source 1 is supplied to the excitation winding sections 3, in which magnetic fluxes are induced, which induce the EMF in the working section 4 and the compensation section 5 of the measuring winding. When moving the movable ferromagnetic working core (membrane) 6, in the directions indicated in FIG. 1 by arrows, the gap value dr changes, as a result of which the output voltage in the working section 4 of the measuring winding changes as a function of moving the working core due to a change in mutual inductive coupling between the sections of the exciting winding 3 and the working 4 of the measuring winding.

При измерении параметров движени  в рабочем режиме узел 13 дистанционного управлени  находитс  в состо нии рабочий режим (контакты коммутационного элемента Si замкнуты), при котором на выходе источника 14 управл ющих сигналов по вл етс  выходной сигнал в виде низкого уровн  напр жени  посто нного тока, ко торый через узлы 11 и 12 формировани  управл ющих сигналов поступает на управл ющие входы первого и второго электронных коммутационных узлов.When measuring motion parameters in the operating mode, the remote control unit 13 is in the operating mode (the contacts of the switching element Si are closed), in which the output signal of the control signal source 14 appears in the form of a low DC voltage, which which through the nodes 11 and 12 of the formation of control signals is supplied to the control inputs of the first and second electronic switching nodes.

При этом открываютс  нижние ключи (Н. К.) электронных узлов 9 и 10 коммутации и разрываютс  цепи прохождени  сигналов через верхние ключи (В, К.) электронных узлов 9 и 10 коммутации, а рабоча  секци  4 и компенсационна  секци  5 измерительной обмотки оказываютс  включенными между собой последовательно встречно (конец рабочей секции 4 и конец компенсационнойIn this case, the lower keys (N.K.) of the electronic switching nodes 9 and 10 are opened and the signal paths through the upper keys (B, K.) of the electronic switching nodes 9 and 10 are broken, and the working section 4 and the compensation section 5 of the measuring winding are turned on each other in series (the end of the working section 4 and the end of the compensation

секции 5 измерительной обмотки соедин ютс  между собой через нижний ключ (Н. К.) электронного коммутационного узла 10). Напр жени  Up с выхода рабочейsections 5 of the measuring winding are interconnected via a lower key (N.K.) of the electronic switching unit 10). Stress Up

секции 4 и UK с выхода компенсационнойsections 4 and UK with compensation output

секции измерительной обмотки геометрически вычитаютс  на секци х этих обмоток и разностное результирующее напр жение U Ер MUic -Up | , измен ющеес  в функции движени  рабочего  кор  6, через открытый нижний ключ (Н. К.) узла 9 коммутации поступает на вход первого согласующего устройства 15.sections of the measuring winding are geometrically subtracted on the sections of these windings and the difference resulting voltage U Ep MUic -Up | , which changes in the function of movement of the working core 6, through the open lower key (N.K.) of the switching unit 9 is fed to the input of the first matching device 15.

С выхода согласующего устройства 15 напр жение U Ер поступает на вход измерительного канала 17 и далее через усилитель 18 переменного напр жени , двухполупериодный выпр митель 19 иFrom the output of the matching device 15, the voltage U Ep enters the input of the measuring channel 17 and then through the amplifier 18 of an alternating voltage, a half-wave rectifier 19 and

фильтр 20 нижних частот поступает на его выход, с выхода которого напр жение U8bix. регистрируетс  стандартными измерительными приборами (вольтметры, самописцы иlow-pass filter 20 is fed to its output, the output of which is U8bix. recorded by standard measuring instruments (voltmeters, recorders and

ДР).DR).

Работа измерительного канала 17 основана на усилении переменного напр жени  U Ер усилителем напр жени  18 с последующим преобразованием его в пульсирующее напр жение с помощьюThe operation of the measuring channel 17 is based on the amplification of the alternating voltage U Ep by the voltage amplifier 18 with its subsequent conversion to a pulsating voltage using

двухполупериодного выпр мител  19 и далее в напр жение посто нного тока с помощью фильтра низких частот 20.of a half-wave rectifier 19 and then to a direct current voltage using a low-pass filter 20.

Контроль функционировани  трансформаторного датчика, например, перед или поеле установки на изделие или в процессе работы, когда измер емый параметр (например , перемещение объекта контрол  относительно рабочего торца чувствительного элемента) неизвестен, производ т следующим образом.Monitoring the functioning of the transformer sensor, for example, before or after installation on the product or during operation, when the measured parameter (for example, the movement of the test object relative to the working end of the sensor) is unknown, is performed as follows.

Узел 13 дистанционного управлени  устанавливаетс  в состо ние Проверка функционировани  (контакты коммутационного элемента S1 разомкнуты), вследствие этогоThe remote control unit 13 is set to the Functional test state (the contacts of the switching element S1 are open), therefore

из выходе источника 14 управл ющих сигналов по вл етс  сигнал в виде высокого уровн  напр жени , который через узлы 11 и 12 формировани  управл ющих сигналов поступает на управл ющие входы первого 9from the output of the source 14 of control signals, a signal appears in the form of a high voltage level, which through the nodes 11 and 12 of the formation of control signals is supplied to the control inputs of the first 9

и второго 10 электронных коммутационных узлов. При этом открываютс  верхние ключи (В. К.) и разрываетс  цепь прохождени  через нижние ключи (Н. К.) узлов 9, 10 коммутации , а Секции рабочей 4 иand the second 10 electronic switching nodes. In this case, the upper keys (V.K.) are opened and the chain of passage through the lower keys (N.K.) of the switching nodes 9, 10, and the Working Section 4 and

компенсационной 5 измерительной обмотки оказываютс  включенными между собой последовательно согласно (начало рабочей измерительной секции 4 и конец компенсационной 5 измерительной секции соедин ютс  между собой через верхний ключ электронного коммутационного узла 9).compensation 5 measuring windings are turned on among themselves in series according to (the beginning of the working measuring section 4 and the end of the compensation 5 measuring sections are connected to each other through the upper key of the electronic switching unit 9).

Напр жени  Up с выхода секции 4 и UK с выхода секции 5 измерительной обмотки суммируютс  на секци х измерительной обмотки и суммарное результирующее напр жение UrЈip lUic + Up l с конца секции 4 измерительной обмотки через открытый верхний ключ узла 10 коммутации поступает на вход второго согласующего устройства , с выхода которого напр жение U Ei p поступает на вход измерительного канала 17. На выходе измерительного канала формируетс  калибровочное напр жение и алибр. величина которого в процессе изготовлени  (при настройке) датчика устанавливаетс  равной значению выходного напр жени  ивых.д в конечной точке диапазона измерени  в рабочем режиме, т. е. икалибр.ивых.д. и записываетс  аформул ре (паспорте) датчика.The voltages Up from the output of section 4 and UK from the output of section 5 of the measuring winding are summed up on the sections of the measuring winding and the total resulting voltage UrЈip lUic + Up l from the end of section 4 of the measuring winding is fed to the input of the second matching device through the open top switch of the switching unit 10 , the output of which the voltage U Ei p enters the input of the measuring channel 17. At the output of the measuring channel, a calibration voltage and an aliber are generated. the value of which during the manufacturing process (during adjustment) of the sensor is set equal to the value of the output voltage of the output voltage at the end point of the measuring range in the operating mode, i.e., calibrated output voltage. and the sensor form (passport) is recorded.

Таким образом, если при работе датчика в режиме Контроль функционировани  на выходе измерительного канала 17 стандартным измерительным прибором регистрируетс  калибровочное напр жение икэлибр., которое соответствует заранее известному калибровочному напр жению (с установленными предельными допустимыми отклонени ми от номинала), записанному в формул ре (паспорте) на датчик, то это свидетельствует о исправном состо нии датчика.Thus, if during the operation of the sensor in the Functional control mode, the calibration voltage and calibration are recorded at the output of the measuring channel 17 with a standard measuring device, which corresponds to the previously known calibration voltage (with established maximum permissible deviations from the nominal value) recorded in the formula (passport ) to the sensor, then this indicates that the sensor is in good condition.

Вышеуказанное по сн етс  выходными характеристиками датчика (на фиг. 2 показано сплошными лини ми).The foregoing is explained by the output characteristics of the sensor (shown in solid lines in Fig. 2).

Повышение точности измерени  достигаетс  за счет того, что изменение масштаба преобразовани  измерительного канала 17, вследствие ухода его характеристик от времени и других дестабилизирующих факторов , а также временной уход характеристик чувствительного элемента, может быть учтен определением реального масштаба преобразовани  следующим образом.Improving the accuracy of the measurement is achieved due to the fact that the change in the scale of the transformation of the measuring channel 17, due to the departure of its characteristics from time and other destabilizing factors, as well as the temporary departure of the characteristics of the sensitive element, can be taken into account by determining the real scale of the conversion as follows.

Перед началом измерений датчик с помощью узла дистанционного управлени  13 устанавливаетс  в режим Проверка функционировани . При этом на выходе измерительного канала датчика по вл етс  напр жение икзлибр. которое измер етс  стандартным прибором и сравниваетс  с калибровочным напр жением записанным в формул ре датчика с учетом допустимых отклонений от номинального значени  (на фиг. 2 показано сплошными лини ми).Before starting measurements, the sensor is set to the Functional Test mode using the remote control unit 13. At the same time, the voltage of the exciter appears at the output of the measuring channel of the sensor. which is measured with a standard instrument and compared with the calibration voltage recorded in the sensor formula taking into account the permissible deviations from the nominal value (shown in solid lines in Fig. 2).

Если измеренное калибровочное напр жение икалибр. (фиг. 2) совпадает (или находитс  в пределах допустимых отклонений ) с калибровочным напр жением записанным в формуле (паспорте) на датчик, то расшифровка результатов измерени  перемещени  производитс  по градуировочной (выходной) характеристике датчика, приведенной в формул ре (с масштабом m преобразовани  равным т калибр. где Q диапазон измер емого параметра движени ).If the measured calibration voltage is a gauge. (Fig. 2) coincides (or is within the permissible deviations) with the calibration voltage written in the formula (passport) to the sensor, then the displacement measurement results are decrypted according to the calibration (output) characteristic of the sensor given in the formula (with conversion scale m equal to cal. where Q is the range of the measured motion parameter).

Если измеренное калибровочное напр жение имеет отклонение (превышающее до- пустимые нормы) от калибровочного напр жени , записанного в формул ре наIf the measured calibration voltage deviates (exceeding permissible norms) from the calibration voltage recorded in the formula

датчик, то необходимо определить реальный масштаб ггм преобразовани  датчика (с учетом ухода собственных характеристик датчика) по формулеsensor, then it is necessary to determine the real scale of the gmm of the sensor conversion (taking into account the departure of the sensor’s own characteristics) using the formula

Ц|салибр. 1C | salibr. 1

miDmiD

п D 1)n D 1)

где и алибр.1 - измеренное стандартным прибором калибровочное напр жение отличающеес  от калибровочного напр жени  (записанного в формул ре), на величину,where alibr. 1 is the calibration voltage measured by a standard device that differs from the calibration voltage (written in the formula) by an amount

превышающую допустимые нормы (например , вследствие изменени  передаточной характеристики измерительного канала 17). Расшифровка результатов измерени  перемещений при этом производитс  поexceeding permissible norms (for example, due to a change in the transfer characteristic of the measuring channel 17). The interpretation of the results of the measurement of displacements in this case is carried out according to

градуировочной (выходной) характеристике датчика ивых 5р (изображенной на фиг, 2 штриховой линией), котора  имеет масштаб преобразовани  mi, соответствующий калибровочному напр жению Unann6p.i.the calibration (output) characteristic of the sensor of 5p (dashed line in FIG. 2), which has a conversion scale mi corresponding to the calibration voltage Unann6p.i.

Claims (1)

Таким образом за счет введени  дополнительных узлов в состав датчика обеспечиваетс  контроль его функционировани  и повышаетс  точность измерени  (за счет определени  реального масштаба преобразовани  перед началом или в процессе измерений (по сравнению с прототипом. Формула изобретени  Трансформаторный датчик перемещений , содержащий корпус, размещенный вThus, by introducing additional nodes into the sensor, its functioning is monitored and measurement accuracy is improved (by determining the actual scale of the conversion before or during the measurement process (as compared with the prototype. Formula of the invention) Transformer displacement transducer containing a housing located in нем ферромагнитный сердечник с двухсекционной обмоткой возбуждени , измерительной и компенсационной рабочими обмотками, симметрирующую пластину, подвижный  корь, источник переменного напр жени , секции обмотки возбуждени  соединены последовательно согласно и подключены к выходу источника переменного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и обеспечени  контрол  функционировани , оно снабжено двум  узлами коммутации, двум  узлами формировани  управл ющих сигналов , последовательно соединенными узлом дистанционного управлени  и источникомa ferromagnetic core with a two-section field winding, measuring and compensating working windings, a balancing plate, a movable core, an alternating voltage source, sections of the excitation winding are connected in series according to and connected to the output of the alternating voltage source, characterized in that, in order to improve the accuracy and providing control of functioning, it is equipped with two switching nodes, two nodes for generating control signals, connected in series with the remote node management and source управл ющих сигналов, двум  блоками согласовани  и блоком преобразовани  напр жени , входы узлов формировани  управл ющих сигналов соединены с выходом источника управл ющих сигналов, а выходы - с управл ющими входами узлов коммутации, вывод от начала измерительной рабочей обмотки соединен с входом первого блока коммутации, вывод от конца измерительной рабочей обмотки подключен к входу второго блока коммутации, вывод от конца компенсационной измерительной об , ,control signals, two matching units and a voltage conversion unit, the inputs of the control signal generating units are connected to the output of the control signal source, and the outputs are connected to the control inputs of the switching units, the output from the beginning of the measuring working winding is connected to the input of the first switching unit, the output from the end of the measuring working winding is connected to the input of the second switching unit, the output from the end of the compensation measuring r, II (Лг(Lg Ухйшбр.Uhishbr. 00 мотки подключен к первому и второму выходам , соответственно первого и второго узлов коммутации, выводы от начала компенсационной обмотки и конца обмотки возбуждени  подключены к шине заземлени , второй выход первого блока коммутаций подключен к входу первого блока согласовани , первый выход второго блока коммутации подключен к входу второго блока согласовани , а выходы блоков согласовани  подключены к входу блока преобразовани  напр жений.the coils are connected to the first and second outputs, respectively, of the first and second switching nodes, the terminals from the beginning of the compensation winding and the end of the field winding are connected to the ground bus, the second output of the first switching unit is connected to the input of the first matching unit, the first output of the second switching unit is connected to the input of the second the matching unit, and the outputs of the matching units are connected to the input of the voltage conversion unit. I/и алибо.1I / and alibo. 1 s.:s .:
SU904878298A 1990-10-29 1990-10-29 Transformer-type displacement transducer RU1832177C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904878298A RU1832177C (en) 1990-10-29 1990-10-29 Transformer-type displacement transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904878298A RU1832177C (en) 1990-10-29 1990-10-29 Transformer-type displacement transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1832177C true RU1832177C (en) 1993-08-07

Family

ID=21542833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904878298A RU1832177C (en) 1990-10-29 1990-10-29 Transformer-type displacement transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1832177C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N: 855380, кл. G 01 В 7/00, 1974. Авторское свидетельство СССР № 1392339. кл. G 01 В 7/00, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU1832177C (en) Transformer-type displacement transducer
US3732489A (en) Transformer phase angle error and ratio correction factor transducer
US4790175A (en) Method and apparatus for calibrating a transducer having real and reactive impedance
SU1562868A1 (en) Apparatus for checking magnetic properties of cores of open form
US2891220A (en) Measuring apparatus
SU1296868A1 (en) Instrument transducer of pressure
CA1037122A (en) Current measuring device
SU1322185A1 (en) Converter of parameters of passive two-terminal networks
SU1663397A2 (en) Displacement-to-phase transducer
SU972264A1 (en) Device for measuring temperature of dc electrical machine winding
SU1170267A1 (en) Device for measuring deflection angle of measuring mechanism pointer
SU1070464A1 (en) Device for measuring conductivity
SU993365A1 (en) Device for measuring internal resistance of electrochemical current source
SU82720A1 (en) Force measuring device
SU932212A1 (en) Strain gauge device
SU883797A1 (en) Loop resonance frequency and quality factor meter
SU1291910A1 (en) Device for checking magnetic properties of open-shape cores
SU437981A1 (en) DC / DC resistance converter
SU851309A1 (en) Device for well-logging
SU1698739A2 (en) Eddy-current measuring device
SU1490590A1 (en) Device for continuous monitoring of wear of metal friction pairs
SU1308827A2 (en) Induction thickness gauge
SU742827A1 (en) Semiconductor capacitor capacitance meter
SU1404996A1 (en) Device for checking parameters of magnetic cores
RU1831668C (en) Gauge for measurement of pressure