RU2209388C1 - Измеритель перемещения (варианты) - Google Patents
Измеритель перемещения (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209388C1 RU2209388C1 RU2002118899A RU2002118899A RU2209388C1 RU 2209388 C1 RU2209388 C1 RU 2209388C1 RU 2002118899 A RU2002118899 A RU 2002118899A RU 2002118899 A RU2002118899 A RU 2002118899A RU 2209388 C1 RU2209388 C1 RU 2209388C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- measuring unit
- motion
- capacitor
- trajectory
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к индуктивным измерителям величины перемещения подвижных объектов и, в частности, к поплавковым индуктивным измерителям уровня жидкости. Сущность: измеритель перемещения содержит неподвижно размещенную вдоль траектории перемещения первую обмотку, подключенную к выходу генератора импульсов линейно изменяющегося тока, размещенные на перемещаемом объекте конденсатор и вторую обмотку, подключенную к конденсатору и индуктивно связанную с первой обмоткой, измерительный блок, синхронизированный с генератором импульсов линейно изменяющегося тока. В первом варианте реализации изобретения вход измерительного блока подключен к выводам третьей обмотки, неподвижно размещенной вдоль траектории перемещения и индуктивно связанной со второй обмоткой. Первая и третья обмотки выполнены с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося произведения M1,2(x)•М2,3(х), где M1,2(x) и M2,3(х) - взаимные индуктивности соответствующих обмоток, х - линейное перемещение. Во втором варианте реализации изобретения вход измерительного блока подключен к выводам первой обмотки, которая выполнена с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося значения взаимной индуктивности M1,2(x) со второй обмоткой, где х - линейное перемещение. Технический результат: исключение погрешности измерения, обусловленной влиянием на результаты измерения помехи от прямой трансформации сигнала из возбуждающей обмотки в измерительную. 2 c. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Предложение относится к индуктивным измерителям величины перемещения подвижных объектов и, в частности, к поплавковым индуктивным измерителям уровня жидкости.
Уровень техники
Известны индуктивные измерители перемещения - уровнемеры, содержащие поплавок с электромагнитным экраном (короткозамкнутым витком) и распределенные по высоте вдоль траектории перемещения поплавка возбуждающую обмотку, подключенную к источнику переменного напряжения, и измерительную обмотку, подключенную к измерительному блоку [1].
Известны индуктивные измерители перемещения - уровнемеры, содержащие поплавок с электромагнитным экраном (короткозамкнутым витком) и распределенные по высоте вдоль траектории перемещения поплавка возбуждающую обмотку, подключенную к источнику переменного напряжения, и измерительную обмотку, подключенную к измерительному блоку [1].
Недостаток устройства [1] - снижение точности измерения, обусловленное прямой трансформацией сигнала из возбуждающей обмотки в измерительную. При этом в последней наводится помеха, вид и параметры которой не зависят от положения подвижного объекта - поплавка. Применение в [1] дифференциальной схемы из двух одинаковых секций измерительной обмотки и двух одинаковых электромагнитных экранов не решает эту проблему из-за трудностей в практическом обеспечении идентичности дифференциальных частей устройства.
Аналогичным недостатком обладает и уровнемер [2], в котором измерительная обмотка размещена вне траектории движения поплавка, но также выполнена по дифференциальной схеме.
Известен выбранный в качестве прототипа измеритель перемещения объекта, содержащий неподвижно размещенные вдоль траектории перемещения возбуждающую обмотку, подключенную к выходу источника сигнала возбуждения, и измерительную обмотку, подключенную к входу измерительного блока [3]. На перемещаемом объекте в устройстве [3], как и в устройствах [1, 2], размещен элемент (сердечник), положение которого изменяет параметры сигнала, трансформируемого из возбуждающей обмотки в измерительную обмотку.
Недостаток устройства [3], как и устройств [1, 2], - снижение точности измерения, обусловленное прямой трансформацией сигнала из возбуждающей обмотки в измерительную и неидентичностью двух дифференциальных частей измерительной обмотки.
Задача изобретения - исключить влияние помехи, обусловленной прямой трансформацией сигнала из возбуждающей обмотки в измерительную, на результаты измерений и, тем самым, повысить их точность.
Сущность изобретения
Предметом изобретения является измеритель перемещения объекта, содержащий неподвижно размещенную вдоль траектории перемещения первую обмотку, подключенную к выходу генератора импульсов линейно изменяющегося тока, размещенные на перемещаемом объекте конденсатор и вторую обмотку, подключенную к конденсатору и индуктивно связанную с первой обмоткой, измерительный блок, синхронизированный с генератором импульсов линейно изменяющегося тока, при этом вход измерительного блока подключен к выводам третьей обмотки, неподвижно размещенной вдоль траектории перемещения и индуктивно связанной со второй обмоткой, а первая и третья обмотки выполнены с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося произведения
M1,2(x)•М2,3(х),
где M1,2(x) и М2,3(х) - взаимные индуктивности соответствующих обмоток, х - линейное перемещение
Предметом изобретения является также измеритель перемещения объекта, содержащий неподвижно размещенную вдоль траектории перемещения первую обмотку, подключенную к выходу генератора импульсов линейно изменяющегося тока, размещенные на перемещаемом объекте конденсатор и вторую обмотку, подключенную к конденсатору и индуктивно связанную с первой обмоткой, измерительный блок, синхронизированный с генератором импульсов линейно изменяющегося тока, при этом вход измерительного блока подключен к выводам первой обмотки, которая выполнена с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося значения взаимной индуктивности M1,2(x) со второй обмоткой, где х - линейное перемещение.
Предметом изобретения является измеритель перемещения объекта, содержащий неподвижно размещенную вдоль траектории перемещения первую обмотку, подключенную к выходу генератора импульсов линейно изменяющегося тока, размещенные на перемещаемом объекте конденсатор и вторую обмотку, подключенную к конденсатору и индуктивно связанную с первой обмоткой, измерительный блок, синхронизированный с генератором импульсов линейно изменяющегося тока, при этом вход измерительного блока подключен к выводам третьей обмотки, неподвижно размещенной вдоль траектории перемещения и индуктивно связанной со второй обмоткой, а первая и третья обмотки выполнены с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося произведения
M1,2(x)•М2,3(х),
где M1,2(x) и М2,3(х) - взаимные индуктивности соответствующих обмоток, х - линейное перемещение
Предметом изобретения является также измеритель перемещения объекта, содержащий неподвижно размещенную вдоль траектории перемещения первую обмотку, подключенную к выходу генератора импульсов линейно изменяющегося тока, размещенные на перемещаемом объекте конденсатор и вторую обмотку, подключенную к конденсатору и индуктивно связанную с первой обмоткой, измерительный блок, синхронизированный с генератором импульсов линейно изменяющегося тока, при этом вход измерительного блока подключен к выводам первой обмотки, которая выполнена с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося значения взаимной индуктивности M1,2(x) со второй обмоткой, где х - линейное перемещение.
Изобретение имеет развитие, состоящее в том, что измеритель снабжен датчиком температуры, предназначенным для подключения к измерительному блоку.
Это позволяет дополнительно повысить точность измерения путем учета в измерительном блоке температурных поправок при определении величины перемещения.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема, иллюстрирующая осуществление изобретения по первому варианту изобретения.
На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема, иллюстрирующая осуществление изобретения по первому варианту изобретения.
Фиг. 2 иллюстрирует конструкцию поплавкового индуктивного уровнемера, выполненного на основе изобретения.
Фиг.3а иллюстрируют форму тока в первой обмотке (обмотке возбуждения), а фиг. 3б - форму напряжения на конденсаторе, совпадающую с формой измеряемого блоком 8 напряжения.
Описание осуществления изобретения
Измеритель перемещения содержит (см. фиг.1) первую обмотку 1, вторую обмотку 2 и (только по первому варианту изобретения) третью обмотку 3. Обмотки 1 и 3 размещены в неподвижной части 4 измерителя вдоль траектории X, по которой перемещается объект 5. На перемещаемом объекте 5 размещены конденсатор 6 и обмотка 2, подключенная к конденсатору 6. Обмотка 2 индуктивно связана с неподвижными обмотками 1 и 3. К обмотке 1 подключен выход импульсного источника 7 возбуждения, выполненного в виде генератора импульсов линейно изменяющегося тока. Обмотка 3 подключена к входу измерительного блока 8. К другому входу блока 8 подключен датчик 9 температуры.
Измеритель перемещения содержит (см. фиг.1) первую обмотку 1, вторую обмотку 2 и (только по первому варианту изобретения) третью обмотку 3. Обмотки 1 и 3 размещены в неподвижной части 4 измерителя вдоль траектории X, по которой перемещается объект 5. На перемещаемом объекте 5 размещены конденсатор 6 и обмотка 2, подключенная к конденсатору 6. Обмотка 2 индуктивно связана с неподвижными обмотками 1 и 3. К обмотке 1 подключен выход импульсного источника 7 возбуждения, выполненного в виде генератора импульсов линейно изменяющегося тока. Обмотка 3 подключена к входу измерительного блока 8. К другому входу блока 8 подключен датчик 9 температуры.
В случае реализации изобретения по второму варианту обмотка 3 не используется.
При реализации первого варианта по меньшей мере одна из обмоток 1, 3, а в случае второго варианта обмотка 1, выполняется с параметром намотки (например, плотностью намотки витков), изменяющимся вдоль траектории X. Для упрощения технологии изготовления такой обмотки она может быть выполнена из комплекта секций с разным числом витков, размещенных вдоль траектории перемещения X. При этом изменение параметров намотки одной или обеих обмоток 1, 3 вдоль оси Х обеспечивает монотонный (например, линейный) характер изменения вдоль траектории перемещения Х величины M1,2(x)•М2,3(х) в случае первого варианта реализации и величины M1,2(x) в случае второго варианта реализации изобретения.
При реализации любого варианта изобретения в жидкостном уровнемере (см. фиг. 2) объект 5 представляет собой поплавок, перемещающийся вдоль высоты уровнемера.
Обмотки 1 и 3 размещены в неподвижной части - корпусе 4 из немагнитного непроводящего или с высоким удельным сопротивлением материала. Корпус 4 выполнен, например, в виде цилиндра из двух соосных труб: внутренней - 10 и внешней - 11. Полость между трубами 10 и 11 закрыта с торцов заглушками 12, 13 и используется для размещения обмоток 1, 3 и датчика 9. Внутренняя часть трубы 10 закрыта снизу фильтрующей сеткой 14 и частично заполнена жидкостью, в которой плавает поплавок 5 с обмоткой 2 и конденсатором 6. На корпусе 4 размещен электрический разъем 15 для подсоединения обмоток 1, 3 и датчика 9 к источнику 7 и блоку 8.
Устройство работает следующим образом.
Источник 7 периодически или по команде управления подает в обмотку 1 импульсы линейно изменяющегося тока возбуждения, форма которых показана на фиг. 3а. Под действием таких импульсов в обмотке 2 наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения тока и величине M1,2(x).
При t1>>t2-t1 величиной ЭДС, наводимой в интервале 0-t1, можно пренебречь, вследствие низкой скорости нарастания тока, и считать, что заряд конденсатора 6 происходит только в интервале от t1 до t2. После прекращения тока через обмотку 1 и окончания заряда конденсатора 6 в LC-контуре из обмотки 2 и конденсатора 6, размещенном на поплавке 5, устанавливаются затухающие колебания (см. фиг.3б) с периодом, зависящим от емкости конденсатора 6, индуктивности обмотки 2 и ее активного сопротивления. Начальная амплитуда этих колебаний равна напряжению, до которого конденсатор 6 зарядился к моменту t2. Поэтому, если значения скорости изменения тока возбуждения и длительности интервала t2-t1 фиксированы, напряжение на конденсаторе в момент t2 (см. фиг. 3б) и, следовательно, амплитуда колебаний в контуре также определяются величиной M1,2(x).
С задержкой t3-t2 измерительный блок 8, синхронизированный по цепи 16 (фиг. 1) с работой блока возбуждения 7, в момент времени t3 измеряет и фиксирует мгновенное значение напряжения на обмотке 3 (первый вариант) или на обмотке 1 (второй вариант).
В ходе колебательного процесса ток, протекающий в обмотке 2, наводит в обмотках 1 и 3 ЭДС, пропорциональные скорости изменения тока и величине M2,1(x) или М2,3(х) соответственно. Скорость изменения тока, в свою очередь, при фиксированных параметрах элементов LC-контура пропорциональна амплитуде колебаний и, следовательно, величине M1,2(x). В результате при фиксированных параметрах импульса возбуждения мгновенное значение напряжения в фиксированный момент t3 пропорционально: на обмотке 3 произведению взаимоиндукций M1,2(x)•М2,3(х), а на обмотке 1 квадрату взаимоиндукции M1,2(x) (поскольку M2,1(x) и M1,2(x) равны по определению).
При монотонном изменении соответствующих величин взаимоиндукции вдоль высоты уровнемера (или вдоль другой траектории перемещения объекта 5) между положением поплавка, отражающим уровень жидкости, и мгновенным значением напряжения в момент t3 на обмотке 3 (в первом варианте) или на обмотке 1 (во втором варианте) устанавливается однозначное соответствие. Это позволяет определять положение поплавка, измеряя амплитуду отсчета напряжения в момент t3 на входе измерительного блока 8, подключенного к обмотке 3 (в первом варианте) или к обмотке 1 (во втором варианте).
В предлагаемом устройстве, как и в известных [1-3], сигнал возбуждения поступает на вход измерительного блока 8 (в первом варианте трансформируясь в обмотку 3, а во втором варианте напрямую). Поскольку этот сигнал не определяется положением подвижного объекта (поплавка) на оси X, он представляет собой помеху измерениям. Однако в предлагаемом устройстве эта помеха не влияет на результат измерения, т.к. измерения осуществляются в паузе между импульсами возбуждения в момент t3, задержанный относительно момента t2, т.е. при отсутствии помехи. При этом измеряемый сигнал является результатом наведения и запоминания в LC-контуре полезного сигнала, параметры которого однозначно определяются положением контура на оси X.
Измерительный блок может включать средства цифровой обработки измерений и использовать для повышения точности измерений экспериментально снятую зависимость измеряемого параметра от положения перемещающегося объекта. В тех случаях, когда устройство снабжено датчиком температуры, цифровая обработка может включать расчет поправки, учитывающей температурные зависимости активного сопротивления обмотки, емкости LC-контура, плотности жидкости и других параметров, влияющих на результат измерения.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 468098, МПК G 01 F 23/26, 1975.
1. Авторское свидетельство СССР 468098, МПК G 01 F 23/26, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР 1223044, МПК G 01 F 23/26, 23/36, 1986.
3. Авторское свидетельство СССР 783571, МПК G 01 B 7/00, G 01 D 5/20, 1979.
Claims (3)
1. Измеритель перемещения объекта, содержащий неподвижно размещенную вдоль траектории перемещения первую обмотку, подключенную к выходу генератора импульсов линейно изменяющегося тока, размещенные на перемещаемом объекте конденсатор и вторую обмотку, подключенную к конденсатору и индуктивно связанную с первой обмоткой, измерительный блок, синхронизированный с генератором импульсов линейно изменяющегося тока, при этом вход измерительного блока подключен к выводам третьей обмотки, неподвижно размещенной вдоль траектории перемещения и индуктивно связанной со второй обмоткой, а первая и третья обмотки выполнены с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося произведения M1,2(x)•М2,3(х), где M1,2(x) и М2,3(х) - взаимные индуктивности соответствующих обмоток, х - линейное перемещение.
2. Измеритель перемещения объекта, содержащий неподвижно размещенную вдоль траектории перемещения первую обмотку, подключенную к выходу генератора импульсов линейно изменяющегося тока, размещенные на перемещаемом объекте конденсатор и вторую обмотку, подключенную к конденсатору и индуктивно связанную с первой обмоткой, измерительный блок, синхронизированный с генератором импульсов линейно изменяющегося тока, при этом вход измерительного блока подключен к выводам первой обмотки, которая выполнена с возможностью формирования вдоль траектории перемещения монотонно изменяющегося значения взаимной индуктивности M1,2(x) со второй обмоткой, где х - линейное перемещение.
3. Измеритель по п.1 или 2, который снабжен датчиком температуры, подключенным к измерительному блоку.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118899A RU2209388C1 (ru) | 2002-07-18 | 2002-07-18 | Измеритель перемещения (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118899A RU2209388C1 (ru) | 2002-07-18 | 2002-07-18 | Измеритель перемещения (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2209388C1 true RU2209388C1 (ru) | 2003-07-27 |
Family
ID=29212166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002118899A RU2209388C1 (ru) | 2002-07-18 | 2002-07-18 | Измеритель перемещения (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2209388C1 (ru) |
-
2002
- 2002-07-18 RU RU2002118899A patent/RU2209388C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6192753B1 (en) | Inductive sensor for monitoring fluid level and displacement | |
CN105403137B (zh) | 感应式位置检测 | |
US5291782A (en) | Eddy current position sensor | |
CN101311666B (zh) | 位移传感器 | |
US6777930B2 (en) | Sequentially non-destructive thickness measurement | |
JP2005287020A (ja) | 誘導近接センサ | |
US9222805B2 (en) | Circuit system and method for evaluating a sensor | |
US6836128B2 (en) | Inductive flow sensor for determining the position of flowing elements and method of determining the position of flow | |
US6474158B2 (en) | Apparatus for measuring displacement and method of use thereof | |
US20170074682A1 (en) | Position measuring apparatus and method for operating the position measuring apparatus | |
JP6617788B2 (ja) | 透磁率検出方法 | |
US5198764A (en) | Position detector apparatus and method utilizing a transient voltage waveform processor | |
US6192754B1 (en) | Sensor system for measuring displacements | |
RU2209388C1 (ru) | Измеритель перемещения (варианты) | |
EP0232253A4 (en) | Inductance systems | |
JP2018119830A (ja) | 渦電流式金属センサ及び渦電流検出方法 | |
EP1486757A1 (en) | Method for displacing controlled objects | |
RU2221988C1 (ru) | Индуктивный датчик перемещений | |
RU2367902C1 (ru) | Индуктивный датчик перемещений | |
SU551513A2 (ru) | Уровнемер | |
US20050011739A1 (en) | Electrical apparatus | |
JP2003156304A (ja) | 流体圧シリンダにおける位置検出器 | |
JPH0240502Y2 (ru) | ||
JP2016061721A (ja) | 透磁率センサ及び透磁率検出方法 | |
SU1231395A1 (ru) | Устройство дл измерени рассто ни |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070719 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100719 |