RU2069306C1

RU2069306C1 - Inductive displacement meter

Info

Publication number: RU2069306C1
Authority: RU
Inventors: Модест Анастасьевич Афанасьев; Григорий Израилович Вассерман
Original assignee: СКБ "Гидрогеотехника" ПО "Узбекгидрогеология"
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1996-11-20

Abstract

FIELD: instrumentation at measurement of any displacements. SUBSTANCE: at zero pressure armature 3 is installed against the stop in the core of the right-hand coil of differential transducer 4. When voltage is applied, the self-excited oscillator circuit automatically provides operation of differential transducer 4 in resonance. Ring discriminator 5 provides for separation of DC differential voltage proportional to displacement of armature 3. Filter 11 provides for reduction of ripple of output voltage, as well as for protection against the influence of bias voltage ensured by resistors 10 and influence of output indicator 9 on the oscillatory circuit. EFFECT: enhanced accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях малых перемещений в различных областях производства, например при измерениях повышения давления. The invention relates to a control and measuring technique and can be used when measuring small displacements in various fields of production, for example, when measuring pressure increase.

Известен индуктивный измеритель перемещения [1] содержащий механическую воспринимающую часть, дифференциальный преобразователь линейного перемещения в электрический сигнал, кольцевой диодный детектор, выходной индикатор, генератор прямоугольного напряжения и трансформатор. Из приведенной разработчиками математической формулы видно, что выходной ток преобразователя зависит от активного, индуктивного сопротивления катушек, а также от сопротивления выходного индикатора. В свою очередь, на активное и индуктивное сопротивление катушек преобразователя влияет разброс параметров комплектующих элементов измерителя. Это приводит к трудностям настройки (градуировки) измерителя и ограничению его эксплуатационных возможностей, т.е. в известном устройстве необходимо производить индивидуальную настройку механической, воспринимающей перемещение, системы и электронного блока совместно с выходным индикатором. И именно с этим индикатором измеритель должен эксплуатироваться. В случае же выноса выходного индикатора на дистанцию, в комплект для настройки включаются и линии связи с выходным индикатором. Known inductive displacement meter [1] containing a mechanical receiving part, a differential transducer of linear displacement into an electric signal, a ring diode detector, an output indicator, a square-wave generator and a transformer. From the mathematical formula given by the developers, it can be seen that the output current of the converter depends on the active, inductive resistance of the coils, as well as on the resistance of the output indicator. In turn, the active and inductive resistance of the converter coils is affected by the variation in the parameters of the component parts of the meter. This leads to difficulties in tuning (calibrating) the meter and limiting its operational capabilities, i.e. in the known device, it is necessary to individually configure the mechanical, perceiving movement, system and electronic unit together with the output indicator. And it is with this indicator that the meter should be operated. If the output indicator is taken out to a distance, communication lines with the output indicator are also included in the configuration kit.

Таким образом, недостатками данного измерителя является необходимость индивидуальной настройки, что затруднительно, особенно при массовом производстве устройства, а также ограничение эксплуатационных возможностей. Thus, the disadvantages of this meter is the need for individual settings, which is difficult, especially with mass production of the device, as well as the limitation of operational capabilities.

Известен также индуктивный измеритель перемещения [2] выбранный в качестве прототипа, содержащий стабилизатор напряжения питания, автогенератор, дифференциальный преобразователь, кольцевой детектор и выходной индикатор (миллиамперметр). Also known is an inductive displacement meter [2] selected as a prototype, containing a voltage regulator, a self-oscillator, a differential converter, a ring detector and an output indicator (milliammeter).

В данном измерителе устранено влияние на погрешности измерений нестабильности напряжения питания, но трудности настройки и ограничение эксплуатационных возможностей также имеют место. This meter eliminates the influence on the measurement error of instability of the supply voltage, but difficulties in tuning and limitation of operational capabilities also occur.

Цель изобретения упрощение настройки прибора и расширение эксплуатационных возможностей. The purpose of the invention is to simplify the configuration of the device and expand operational capabilities.

Изобретение иллюстрируется чертежом. На фиг. 1 представлен индуктивный измеритель перемещения применительно к датчику давления. The invention is illustrated in the drawing. In FIG. 1 shows an inductive displacement meter as applied to a pressure sensor.

Индуктивный измеритель перемещения содержит соединенные последовательно источник питания, стабилизатор напряжения 6, потенциометр 7, движок которого присоединен к общему выводу стабилизатора 6, автогенератор 8, кольцевой детектор 5 и индикатор 9, механическую воспринимаемую систему (мембрана 1, шток 2 и якорь 3), чувствительную к контролируемому параметру, индуктивный дифференциальный преобразователь перемещения с двумя обмотками 4, присоединенный к диагонали кольцевого детектора 5, и сердечником 3, кинематически связанным с воспринимающей системой, регулируемый резистор 10, подключенный к выходу стабилизатора 6 по схеме потенциометра, высокоомный низкочастотный фильтр 11, присоединенный между выходом кольцевого детектора 5 и индикатором 9, движок регулируемого резистора 10 подсоединен к выходу низкочастотного фильтра 11. The inductive displacement meter contains a power supply connected in series, a voltage stabilizer 6, a potentiometer 7, the motor of which is connected to the common output of the stabilizer 6, an oscillator 8, an annular detector 5 and an indicator 9, a mechanical perceived system (membrane 1, rod 2 and armature 3), sensitive to a controlled parameter, an inductive differential displacement transducer with two windings 4 connected to the diagonal of the ring detector 5, and a core 3 kinematically connected to the perceiving system, an adjustable resistor 10 connected to the output of the stabilizer 6 to the potentiometer circuit, high impedance low pass filter 11 connected between the output of the detector 5 and the annular indicator 9, the engine adjustable resistor 10 is connected to the output of the low pass filter 11.

На фиг. 2 представлены графики зависимости выходного напряжения U измерителя от перемещения якоря 3 (давление Р), т. е. U f(P). График 1 - зависимость U f(P) в начале настройки, график 2 U f(P) при выборе величины диапазона измерения. Графики 3 и 4 U f(P) при установке нуля (U 0) в необходимую для эксплуатации измерителя точку Р. Так, график 3 проходит через начало координат, где U 0, P 0, а график 4 U 0, P 1 атм. Описание работы приводится на примере шестиатмосферного датчика давления, в котором был применен данный измеритель перемещения. In FIG. 2 shows graphs of the dependence of the output voltage U of the meter on the movement of the armature 3 (pressure P), i.e., U f (P). Graph 1 - dependence of U f (P) at the beginning of the setup, graph 2 U f (P) when choosing the value of the measuring range. Graphs 3 and 4 U f (P) when zero (U 0) is set to point P. necessary for meter operation. Thus, graph 3 passes through the origin, where U 0, P 0, and graph 4 U 0, P 1 atm. A description of the work is given by the example of a six-atmospheric pressure sensor in which this displacement meter was used.

При нулевом давлении (фиг. 1) якорь 3 установлен до упора в сердечник правой катушки дифференциального преобразователя 4. При подаче напряжения питания схема автогенератора автоматически обеспечивает работу дифференциального преобразователя 4 в резонансном режиме. Кольцевой диодный детектор 5 обеспечивает выделение разностного напряжения постоянного тока, пропорционального перемещению якоря 3 (мембраны 1, т. е. давлению P). Фильтр 11 обеспечивает сглаживание пульсаций выходного напряжения, а также защиту от влияния напряжения смещения, которое устанавливается резистором 10 и влияние выходного индикатора на колебательный контур схемы. At zero pressure (Fig. 1), the armature 3 is installed until it stops in the core of the right coil of the differential transducer 4. When a voltage is applied, the oscillator circuit automatically ensures the operation of the differential transducer 4 in resonant mode. The ring diode detector 5 provides the allocation of a differential DC voltage proportional to the movement of the armature 3 (membrane 1, i.e., pressure P). The filter 11 provides smoothing of the ripple of the output voltage, as well as protection against the influence of bias voltage, which is set by the resistor 10 and the influence of the output indicator on the oscillatory circuit of the circuit.

В начале настройки при измерении P от 0 до max график зависимости U f(P) соответствует линии под номером 1 (фиг. 2). Причем в зависимости от разброса параметров комплектующих, начальных величин резисторов 7 и 10 и характеристики мембраны 1 точка пересечения линии 1 с ординатой P, а также наклон ее могут быть различными. At the beginning of the setup, when measuring P from 0 to max, the graph of the dependence U f (P) corresponds to the line under number 1 (Fig. 2). Moreover, depending on the scatter of the parameters of the components, the initial values of the resistors 7 and 10 and the characteristics of the membrane 1, the intersection point of line 1 with ordinate P, as well as its slope, can be different.

Резистором 7 увеличивается напряжение питания схемы, соответственно увеличивается амплитуда выходного напряжения, т. е. устанавливается величина диапазона измерения, например 600 мВ (линия 2, фиг. 2). The resistor 7 increases the supply voltage of the circuit, respectively, the amplitude of the output voltage increases, i.e., the measurement range is set, for example 600 mV (line 2, Fig. 2).

Резистором 10 на выход фильтра 11 подается стабилизированное напряжение смещения, а график U f(P) приобретает вид (фиг. 2, линия 3 или 4). Линия 4 характеризует предварительно нагруженный датчик давления. The resistor 10 outputs a stabilized bias voltage to the output of the filter 11, and the graph U f (P) takes on the form (Fig. 2, line 3 or 4). Line 4 characterizes a pre-loaded pressure sensor.

Таким образом, за счет применения резистора 10, фильтра 11 и выходного индикатора 9 с высокоомным входом обеспечивается простота настройки измерителя, так как даже при разбросе параметров комплектующих измеритель устанавливается на нуль в любую точку шкалы. Thus, through the use of a resistor 10, a filter 11, and an output indicator 9 with a high-resistance input, it is easy to configure the meter, since even when the parameters of components are scattered, the meter is set to zero at any point on the scale.

Расширены также и эксплуатационные возможности измерителя, так как после настройки на образцовом цифровом вольтметре в измерителе, применяя любой цифровой, стрелочный и самопишущий прибор с высокоомным входом, появляется возможность вынести выходной индикатор на дистанцию, а также использовать один выходной индикатор для нескольких датчиков. The operational capabilities of the meter are also expanded, since after tuning on a model digital voltmeter in the meter, using any digital, pointer and recording device with a high resistance input, it is possible to move the output indicator to a distance, as well as use one output indicator for several sensors.

Claims

An inductive displacement meter containing a power supply in series, a voltage stabilizer, a potentiometer, a movable contact of which is connected to a common output of a voltage stabilizer, an oscillator, a ring detector and an indicator, a mechanical displacement transducer, an inductive differential displacement transducer with two windings connected to the diagonal of the ring detector, and a core kinematically connected to the armature of a mechanical displacement transducer, characterized in that m, that it is equipped with an adjustable resistor connected between the output of the voltage regulator and its common output and a high-resistance low-pass filter, connected between the output of the ring detector and the indicator input made with a high-resistance input, a movable contact of the adjustable resistor connected to the second output and a high-resistance low-pass filter, connected between the output of the ring detector and the indicator input made with a high-resistance input, the movable contact of the adjustable resistor is connected to the second low-voltage output filter filter.