RU2281467C2

RU2281467C2 - Device for measuring temperature of rotating objects

Info

Publication number: RU2281467C2
Application number: RU2004124332/28A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Васин (RU); Николай Николаевич Васин; Михаил Сергеевич Елеференко (RU); Михаил Сергеевич Елеференко
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2006-08-10
Also published as: RU2004124332A

Abstract

FIELD: digital measurement equipment.

SUBSTANCE: device has disc disposed onto shaft of rotating object. Transmitting and receiving-compensating coils are mounted onto disc. Any pair of coils is connected in series to each other and with corresponding temperature detector. Main synchronous holes are disposed among transmitting coils. Linearly-changing current starting generator synchronous holes are disposed among receiving-compensating coils. Two sequent sections of motionless receiving coil are mounted symmetrically at both sides from plane of rotation of transmitting coils. Sections of receiving coil are connected with analog-to-digital converter and with amplifier. Digital output of analog-to-digital converter is connected with data processing unit. Two sections of compensating coil are mounted motionless at both sides from plane of rotation of receiving-compensating coils. Sections of compensating coil are electrically connected together and are connected to linearly-changing current oscillator. Digital input of linearly-changing current oscillator is connected with data processing unit. Starting input of linearly-changing current oscillator is connected with output of first sync unit. Lower filter is mounted at output of amplifier. Sample-memorizing amplifier is mounted between output of lower frequency filter and input of analog-to-digital converter. Control input of sample-memorizing amplifier and control input of analog-to-digital converter are connected with output of second synchronization unit. Additional sync hole is made onto dielectric disc to control operation of analog-to-digital converter and sample-memorizing amplifier.

EFFECT: improved precision of device.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники.The invention relates to the field of digital measurement technology.

Известны устройства для передачи сигналов датчиков температуры (термопар) с вращающегося объекта (ротора) на неподвижный (статор), содержащие размещенные на вращающемся объекте (роторе) датчики малых постоянных напряжений, подключенные к передающим вращающимся катушкам индуктивности по числу датчиков, неподвижно установленную приемную катушку индуктивности, которая образует с вращающимися передающими катушками бесконтактный индукционный токосъемник и индикаторный прибор. Электронный сигнал датчика возбуждает в передающей катушке магнитное поле, которое при вращении ротора индуцирует в неподвижной катушке импульс напряжения, амплитуда которого пропорциональна измеряемому сигналу датчика (авт. свид. № 180833, кл. G 01 К 13/08, БИ № 8, 1966; авт. свид. № 728003, кл. G 021 К 13/08, БИ № 14, 1980; авт. свид. № 830154, G 01 К 13/08, БИ № 18, 1981; авт. свид. № 901850, кл. G 01 К 13/08, БИ № 4, 1982).Known devices for transmitting signals of temperature sensors (thermocouples) from a rotating object (rotor) to a stationary one (stator), containing small DC voltage sensors located on a rotating object (rotor), connected to transmitting rotating inductors by the number of sensors, a fixedly mounted receiving inductor , which forms a contactless induction current collector and indicator device with rotating transmitting coils. The electronic signal of the sensor excites a magnetic field in the transmitting coil, which, when the rotor rotates, induces a voltage pulse in the stationary coil, the amplitude of which is proportional to the measured sensor signal (ed. Certificate No. 180833, class G 01 K 13/08, BI No. 8, 1966; author certificate No. 728003, class G 021 K 13/08, BI No. 14, 1980; author certificate No. 830154, G 01 K 13/08, BI No. 18, 1981; author certificate No. 901850, class G 01 K 13/08, BI No. 4, 1982).

Недостатком устройств является низкая точность, обусловленная воздействием высокочастотных и низкочастотных помех, зависимостью амплитуды импульса от скорости вращения и сопротивления измерительной цепи, образованной термопарой и вращающейся передающей катушкой.The disadvantage of the device is the low accuracy due to exposure to high-frequency and low-frequency noise, the dependence of the amplitude of the pulse on the speed of rotation and the resistance of the measuring circuit formed by a thermocouple and a rotating transmitting coil.

Известно также устройство для передачи сигналов датчиков температуры (термопар) с вращающегося ротора на неподвижный статор, содержащее расположенный на валу диэлектрический диск с передающими и приемно-компенсирующими катушками, каждая пара которых последовательно соединена между собой и соответствующим тремоэлектрическим датчиком температуры, две последовательно соединенные секции неподвижной приемной катушки, выполненные на магнитопроводе и установленные симметрично по обе стороны от плоскости вращения передающих катушек соосно с одной из них и подключенные к индикаторному прибору, две секции компенсационной катушки, установленные неподвижно по обе стороны от плоскости вращения приемно-компенсирующих катушек симметрично относительно этой плоскости, блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом генератора линейно изменяющегося тока (патент №1619070, кл. G 01 К 13/08, БИ №1, 1991). Приемная катушка разнесена с компенсационной катушкой в пространстве так, что одна из передающих вращающихся катушек расположена между двумя секциями приемной катушки и соосно с ними, а соответствующая приемно-компенсирующая катушка расположена между двумя секциями компенсационной катушки на оси их симметрии. Поле компенсационной катушки индуцирует в приемно-компенсирующей вращающейся катушке постоянную ЭДС, которая вычитается из ЭДС термоэлектрического датчика температуры. О величине сигнал датчика и, следовательно, об измеряемой температуре судят по скорости нарастания тока генератора линейно изменяющегося тока, при которой выходной сигнал приемной катушки равен нулю, т.е. при которой происходит компенсация ЭДС датчика и ЭДС, индуцируемой в приемно-компенсирующей катушке.A device is also known for transmitting signals of temperature sensors (thermocouples) from a rotating rotor to a fixed stator, containing a dielectric disk located on the shaft with transmitting and receiving-compensating coils, each pair of which is connected in series with each other and a corresponding tremoelectric temperature sensor, two connected sections of the fixed receiving coils made on the magnetic circuit and installed symmetrically on both sides of the plane of rotation of the transmitting coils co it is clear from one of them and connected to the indicator device, two sections of the compensation coil mounted motionless on both sides of the plane of rotation of the receiving-compensating coils are symmetrical about this plane, the synchronization unit, the output of which is connected to the control input of the ramp generator (patent No. 1619070 , CL G 01 K 13/08, BI No. 1, 1991). The receiving coil is spaced with the compensation coil in space so that one of the transmitting rotating coils is located between the two sections of the receiving coil and coaxial with them, and the corresponding receiving and compensating coil is located between the two sections of the compensation coil on the axis of symmetry. The compensation coil field induces a constant EMF in the receiving-compensating rotating coil, which is subtracted from the EMF of the thermoelectric temperature sensor. The value of the sensor signal and, therefore, the measured temperature is judged by the rate of rise of the current of the ramp generator, at which the output signal of the receiving coil is zero, i.e. at which the compensation of the EMF of the sensor and the EMF induced in the receiving-compensating coil occurs.

Недостатком данного устройства является невысокая точность из-за воздействия как высокочастотных, так и низкочастотных помех промышленной частоты и помех от намагниченных частей ротора и статора. Под воздействием помех смещается нулевой уровень сигнала в приемной катушке, что приводит к большим погрешностям измерения, особенно при малом уровне сигнала, т.е. в момент компенсации, когда и происходит измерение. Для борьбы с высокочастотными помехами используется интегрирование сигнала и помех. Однако при интегрировании влияние низкочастотных помех не устраняется, а наоборот - подчеркивается.The disadvantage of this device is the low accuracy due to the impact of both high-frequency and low-frequency interference of industrial frequency and interference from the magnetized parts of the rotor and stator. Under the influence of interference, the zero signal level in the receiving coil shifts, which leads to large measurement errors, especially at a low signal level, i.e. at the time of compensation, when the measurement takes place. To combat high frequency interference, signal and interference integration is used. However, when integrated, the influence of low-frequency interference is not eliminated, but rather emphasized.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство передачи сигналов датчиков температуры (термопар) с вращающихся объектов, содержащее расположенный на валу вращающегося объекта диэлектрический диск с передающими и приемно-компенсирующими катушками, каждая пара которых последовательно соединена между собой и с соответствующим датчиком температуры, две последовательно соединенные секции неподвижной приемной катушки, установленные симметрично по обе стороны от плоскости вращения передающих катушек, соосно с одной из них, секции приемной катушки, подключенные к последовательно соединенным усилителю, интегратору и аналого-цифровому преобразователю, цифровой выход которого подключен к блоку обработки данных, две секции компенсационной катушки, установленные неподвижно по обе стороны от плоскости вращения приемно-компенсирующих катушек, симметрично относительно этой плоскости, которые электрически соединены между собой и подключены к генератору линейно изменяющегося тока, цифровой вход которого подключен к блоку обработки данных, скорость нарастания тока генератора линейно измеряющего тока определяется кодом, подаваемым блоком обработки данных на цифровой вход генератора линейно изменяющегося тока, вход запуска генератора линейно изменяющегося тока соединен с выходом основного блока синхронизации, который также подключен к входу сброса интегратора, повторитель временных интервалов, первый вход которого подключен к выходу основного блока синхронизации, а второй - к выходу дополнительного блока синхронизации, причем выход дополнительного блока синхронизации и выход повторителя временных интервалов объединены по схеме ИЛИ и подключены ко входу запуска аналого-цифрового преобразователя (патент №2142121, кл. G 01 К 13/08, БИ №33, 1999).The closest in technical essence to the proposed device is a device for transmitting signals of temperature sensors (thermocouples) from rotating objects, containing a dielectric disk located on the shaft of the rotating object with transmitting and receiving-compensating coils, each pair of which is connected in series with each other and with a corresponding temperature sensor, two series-connected sections of the stationary receiving coil mounted symmetrically on both sides of the plane of rotation of the transmitting carcasses, coaxially with one of them, sections of the receiving coil connected to a series-connected amplifier, integrator and analog-to-digital converter, the digital output of which is connected to the data processing unit, two sections of the compensation coil mounted motionless on both sides of the plane of rotation of the receiving-compensating coils symmetrically with respect to this plane, which are electrically interconnected and connected to a ramp generator, the digital input of which is connected to the processing unit data, the rate of rise of the current of the linearly measuring current generator is determined by the code supplied by the data processing unit to the digital input of the linearly varying current generator, the start input of the linearly varying current generator is connected to the output of the main synchronization unit, which is also connected to the reset input of the integrator, time interval repeater, first the input of which is connected to the output of the main synchronization unit, and the second to the output of the additional synchronization unit, and the output of the additional synchronization unit The output and the output of the time interval repeater are combined according to the OR circuit and connected to the start input of the analog-to-digital converter (patent No. 2142121, class. G 01 K 13/08, BI No. 33, 1999).

Недостатком данного устройства является невысокая точность из-за воздействия низкочастотных помех, например, промышленной частоты, при низких скоростях вращения ротора. Прототип обеспечивает высокую точность только при высоких скоростях вращения ротора, когда период интегрирования сигнала и помехи на два порядка меньше периода помехи. Однако при частоте вращения в несколько единиц или десятков Гц (такой скоростью вращения характеризуются, например, буровые установки) время интегрирования сигнала соизмеримо с периодом помехи. При этом интеграл от помехи за период интегрирования не будет линейно изменяющейся функцией (фиг.1). Поэтому напряжение U_пи1 не будет в два раза меньше напряжения U_пи2, как это предусматривалось в прототипе. Поэтому вычитание из результатов первого измерения (U_хи) половины результата второго измерения (U_пи2) приведет к появлению погрешности измерения.The disadvantage of this device is the low accuracy due to exposure to low-frequency noise, for example, industrial frequency, at low rotor speeds. The prototype provides high accuracy only at high rotor speeds, when the period of integration of the signal and interference is two orders of magnitude less than the period of interference. However, at a rotation frequency of several units or tens of Hz (for example, drilling rigs are characterized by such a rotation speed), the signal integration time is comparable with the period of interference. In this case, the integral from interference over the integration period will not be a linearly varying function (Fig. 1). Therefore, the voltage U _pi1 will not be two times less than the voltage U _pi2 , as provided for in the prototype. Therefore, subtracting from the results of the first measurement (U _xi ) half of the result of the second measurement (U _pi2 ) will lead to the appearance of a measurement error.

В основу изобретения поставлена задача повышения точности и помехозащищенности устройства.The basis of the invention is the task of increasing the accuracy and noise immunity of the device.

Данная задача решается тем, что в устройство, содержащее расположенный на валу вращающегося объекта диэлектрический диск с передающими и приемно-компенсирующими катушками, каждая пара которых последовательно соединена между собой и с соответствующим датчиком температуры, основные синхроотверстия, расположенные посредине между передающими катушками, и синхроотверстия запуска генератора линейно изменяющегося тока, расположенные посредине между приемно-компенсирующими катушками, две последовательно соединенные секции неподвижной приемной катушки, установленные симметрично по обе стороны от плоскости вращения передающих катушек, соосно с одной из них, секции приемной катушки, подключенные к усилителю, аналого-цифровому преобразователю, цифровой выход которого подключен к блоку обработки данных, две секции компенсационной катушки, установленные неподвижно по обе стороны от плоскости вращения приемно-компенсирующих катушек, симметрично относительно этой плоскости, которые электрически соединены между собой и подключение к генератору линейно изменяющегося тока, цифровой вход которого подключен к блоку обработки данных, скорость нарастания тока генератора линейно изменяющегося тока определяется кодом, подаваемым блоком обработки данных на цифровой вход генератора линейно изменяющегося тока, вход запуска генератора линейно изменяющегося тока соединен с выходом первого блока синхронизации, вместо интегратора в устройство введен фильтр нижних частот, установленный на выходе усилителя, между фильтром и аналого-цифровым преобразователем в устройство введен усилитель выборки-запоминания, вход управления которого и вход управления аналого-цифрового преобразователя соединены с выходом второго блока синхронизации, причем для управления аналого-цифровым преобразователем и усилителем выборки-запоминания на диэлектрическом диске введены дополнительные синхроотверстия, смещенные относительно основных сихроотверстий на расстояние, равное диаметру передающей катушки, указанные основные и дополнительные синхроотверстия взаимодействуют со вторым блоком синхронизации. Таким образом, формируются два импульса запуска аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и усилителя выборки-запоминания на каждый канал, т.е. производится два измерения в каждом канале. При первом запуске АЦП производится измерение амплитуды первой полуволны сигнала и, например, помехи, просуммированной с сигналом, а при втором запуске - измерение амплитуды второй отрицательной полуволны и помехи. При вычитании результатов двух измерений в блоке обработки данных сигнал помехи компенсируется и получается результат измерения размаха сигнала, который от помехи не зависит.This problem is solved in that in a device containing a dielectric disk located on the shaft of a rotating object with transmitting and receiving-compensating coils, each pair of which are connected in series with each other and with a corresponding temperature sensor, the main synchronization holes located in the middle between the transmission coils, and the trigger synchronization hole a linearly varying current generator located in the middle between the receiving-compensating coils, two series-connected sections of the stationary receiving coils mounted symmetrically on both sides of the rotation plane of the transmitting coils, coaxially with one of them, sections of the receiving coil connected to an amplifier, an analog-to-digital converter, the digital output of which is connected to the data processing unit, two sections of the compensation coil mounted fixedly both sides of the plane of rotation of the receiving-compensating coils, symmetrically with respect to this plane, which are electrically connected to each other and connected to a linearly varying current generator, the digital input of which is connected to the data processing unit, the slew rate of the current of the ramp generator is determined by the code supplied by the data processing unit to the digital input of the ramp generator, the start input of the ramp generator is connected to the output of the first synchronization block, instead of an integrator, a filter is introduced into the device a low-frequency amplifier installed at the amplifier output, between the filter and the analog-to-digital converter, a sampling-memory amplifier is inserted into the device, the input at the board of which and the control input of the analog-to-digital converter are connected to the output of the second synchronization block; moreover, to control the analog-to-digital converter and the sample-memory amplifier on the dielectric disk, additional synchronization holes are introduced, offset from the main synchronization holes by a distance equal to the diameter of the transmitting coil, the main and additional clock holes interact with the second synchronization block. Thus, two triggering pulses of an analog-to-digital converter (ADC) and a sample-memory amplifier for each channel are formed, i.e. two measurements are made in each channel. At the first start of the ADC, the amplitude of the first half-wave of the signal and, for example, the interference summed with the signal are measured, and at the second start, the amplitude of the second negative half-wave and the noise is measured. When subtracting the results of two measurements in the data processing unit, the interference signal is compensated and the result is a measurement of the signal amplitude, which is independent of the interference.

На фиг.1 приведена временная диаграмма работы прототипа.Figure 1 shows the timing diagram of the prototype.

На фиг.2 представлена структурная схема устройства.Figure 2 presents the structural diagram of the device.

Фиг.3 - конструкция устройства.Figure 3 - design of the device.

Фиг.4 - временные диаграммы работы устройства.4 is a timing diagram of the operation of the device.

Устройство (фиг.2, 3) содержит диэлектрический диск 1, который крепится на валу вращающего объекта. На диске равномерно установлены передающие катушки 2.1...2.i,...2n по числу датчиков. Приемно-компенсирующие вращающиеся катушки 3.1,...3i,...3.n расположены на окружности меньшего радиуса посредине между передающими катушками. Каждая пара катушек (например, 2.i и 3.i) соединены между собой последовательно и подключены к соответствующему датчику 4i. На неподвижном основании (статоре) установлена приемная катушка с двумя секциями обмотки 5.1, 5.2, которые электрически соединены между собой согласно и подключены к усилителю 7. На неподвижном статоре соосно с приемно-компенсирующей катушкой 3.i установлена компенсационная катушка, состоящая из двух секций 6.1, 6.2, которые также соединены между собой согласно, расположены симметрично по обе стороны от диэлектрического диска 1 и подключены к выходу генератора линейно изменяющегося тока 8, цифровой вход которого подключен к блоку обработки данных 14. Скорость нарастания тока генератора 8 определяется кодом, подаваемым блоком 14 на цифровой вход генератора 8. Чтобы исключить взаимное влияние катушек 5 и 6, они разнесены в пространстве. Форма витков компенсационной катушки такая же, как и в прототипе. Ее витки расположены вдоль радиуса, образованного центрами вращающихся приемно-компенсирующих катушек 3. Первый блок синхронизации 9 и второй блок синхронизации 10 аналогичны соответствующим блокам синхронизации прототипа. Выход первого блока синхронизации 9 соединен с входом запуска генератора линейно изменяющегося тока 8. Первый блок синхронизации 9 взаимодействует с синхроотверстиями 17i (по числу каналов), расположенными посредине между приемно-компенсирующими катушками 3.i, вдоль радиуса, образованного центрами вращающихся катушек 3i. Выход усилителя 7 подключен к входу фильтра нижних частот 11, а выход фильтра нижних частот соединен с входом усилителя выборки-запоминания 12, выход которого соединен с аналоговым входом АЦП 13. Цифровой выход АЦП подключен к блоку обработки данных 14. Второй блок синхронизации 10 установлен неподвижно и смещен относительно первого 9 по окружности (фиг.3), на угол, равный (или кратный) углу между передающими катушками. Выход второго блока синхронизации 10 подключен к входам управления усилителя выборки-запоминания и АЦП. Для управления аналого-цифровым преобразователем 13 и усилителем выборки-запоминания 12 на диэлектрическом диске введены дополнительные синхроотверстия 16i (по числу каналов), смещенные относительно основных сихроотверстий 15i на расстояние, равное диаметру передающей катушки. Основное и дополнительное синхроотверстия расположены посредине между передающими катушками вдоль радиуса диэлектрического диска, образованного центрами вращающихся передающих катушек. Указанные синхроотверстия 15i, 16i взаимодействуют с вторым блоком синхронизации 10.The device (figure 2, 3) contains a dielectric disk 1, which is mounted on the shaft of a rotating object. Transmission coils 2.1 ... 2.i, ... 2n are evenly mounted on the disk in terms of the number of sensors. The receiving and compensating rotating coils 3.1, ... 3i, ... 3.n are located on the circumference of a smaller radius in the middle between the transmitting coils. Each pair of coils (for example, 2.i and 3.i) are interconnected in series and connected to the corresponding sensor 4i. A receiving coil with two winding sections 5.1, 5.2 is installed on a fixed base (stator), which are electrically connected to each other and connected to amplifier 7. On a fixed stator, a compensation coil consisting of two sections is installed coaxially with the receiving-compensating coil 3.i 6.1 , 6.2, which are also interconnected according to each other, are located symmetrically on both sides of the dielectric disk 1 and are connected to the output of the ramp generator 8, the digital input of which is connected to the data processing unit x 14. The rate of current rise is determined by the code generator 8, the feed unit 14 to the digital input of the generator 8. In order to eliminate the mutual influence of the coils 5 and 6, they are separated in space. The shape of the turns of the compensation coil is the same as in the prototype. Its turns are located along the radius formed by the centers of the rotating receiving-compensating coils 3. The first synchronization block 9 and the second synchronization block 10 are similar to the corresponding synchronization blocks of the prototype. The output of the first synchronization unit 9 is connected to the start input of the ramp generator 8. The first synchronization unit 9 interacts with the synchro holes 17i (according to the number of channels) located in the middle between the receiving-compensating coils 3.i, along the radius formed by the centers of the rotating coils 3i. The output of amplifier 7 is connected to the input of the low-pass filter 11, and the output of the low-pass filter is connected to the input of the sample-memory amplifier 12, the output of which is connected to the analog input of the ADC 13. The digital output of the ADC is connected to the data processing unit 14. The second synchronization unit 10 is fixed and offset relative to the first 9 around the circumference (figure 3), by an angle equal to (or multiple) the angle between the transmitting coils. The output of the second synchronization unit 10 is connected to the control inputs of the sample-memory amplifier and ADC. To control the analog-to-digital converter 13 and the sample-memory amplifier 12, additional synchro holes 16i (in the number of channels) are introduced on the dielectric disk, offset from the main synchro holes 15i by a distance equal to the diameter of the transmitting coil. The primary and secondary synchro holes are located in the middle between the transmitting coils along the radius of the dielectric disk formed by the centers of the rotating transmitting coils. These synchro holes 15i, 16i interact with the second synchronization unit 10.

Описание работы устройства приведено на примере i-го канала. Постоянный ток цепи последовательно соединенных катушек 2.1, 3.i возбуждает в них магнитное поле. Это поле при прохождении катушки 2.i между обмотками приемной катушки 5.1, 5.2 наводит в ней двуполярные информационные импульсы (фиг.4а). Помеха смещает импульсный сигнал на величину U_п. Двуполярный информационный импульс и помеха усиливаются усилителем 7 и подаются на фильтр нижних частот 11, который подавляет высокочастотные импульсные помехи. Информационный сигнал достигает максимального значения, когда центр катушки 2.i находится над началом приемной катушки 5. С учетом влияния помехи максимальное значение сигнала U_x1=U_x+U_п (фиг.4) запоминается усилителем выборки-запоминания 12 и преобразуется АЦП 13 в цифровой код N_x1. При соосных катушках 2.i и 5 информационный импульсный сигнал проходит через ноль и затем достигает отрицательного амплитудного значения U_x2=-U_x+U_п. Сигнал U_x2 преобразуется АЦП 13 в цифровой код N_x2. При вращении диска 1 в момент формирования максимального положительного U_x1 и отрицательного U_х2 значений информационных импульсов синхроотверстия 15.i и 16.i последовательно становятся соосными с вторым блоком синхронизации 10, который вырабатывает пару синхроимпульсов U_c2 на каждый канал (фиг.4в). Синхроимпульсы U_c2 (фиг.4в) запускают усилитель выборки-запоминания 12 и АЦП 13. Цифровые коды N_x1 и N_x2 с выхода АЦП, соответствующие амплитуде U_x1 и U_x2, поступает в блок обработки данных 14, где вычитаются (N_x=N_x1-N_x2), т.е. в результате обработки данных получается цифровой код N_х, соответствующий амплитуде U_x+U_п+U_x-U_п=2U_x. Поскольку диаметр передающей катушки на порядок меньше расстояния между катушками, то за время между измерениями U_x1 и U_x2 помеха практически не изменяется и при вычитании N_x1 и N_x2 влияние помехи компенсируется. Генератор линейно изменяющегося тока 8 вырабатывает ток (фиг.4г). В это время приемно-компенсирующая катушка 3.i находится в зоне действия поля компенсационной катушки 6. При подаче на компенсационную катушку 6 линейно нарастающего тока магнитное поле между секциями 6.1 и 6.2 является линейно нарастающим. При этом наводимая в приемно-компенсирующей катушки 3.i постоянная ЭДС будет определятся скоростью нарастания тока в катушки 6. В приемной катушки 5 будет индуцирован сигнал (фиг.4а), амплитуда которого пропорциональна разности ЭДС термоэлектрического датчика и наведенной в катушке 3.i постоянной ЭДС. При равенстве этих ЭДС достигается их компенсация, амплитуда сигнала в приемной катушке и на входе АЦП при отсутствии помех равна нулю. По скорости нарастания линейно изменяющегося тока при достижении компенсации судят об ЭДС датчика. Скорость нарастания линейно изменяющегося тока определяется кодом, подаваемым блоком обработки данных 14 на цифровой вход генератора линейно изменяющегося тока 8. Таким образом, значение кода, выдаваемого блоком обработки данных, в момент компенсации, т.е. когда N_x=0, будет однозначно определять ЭДС термоэлектрического датчика и по величине кода, выдаваемого блоком обработки данных, судят об измеряемой температуре. Значение кода определяется расчетным путем по результатам ряда измерений для нескольких стандартных значений кода ГЛИТ, также как в устройстве, реализующем прототип. Код ГЛИТ при каждом измерении изменяется от некоторого максимального значения до нуля. Обработка результатов измерений производится по методу наименьших квадратов, что позволяет снизить влияние помех, приводящих к разбросу результатов измерения.A description of the operation of the device is shown on the example of the i-th channel. The direct current circuit of the series-connected coils 2.1, 3.i excites a magnetic field in them. This field when passing the coil 2.i between the windings of the receiving coil 5.1, 5.2 induces bipolar information pulses in it (Fig. 4a). The interference shifts the pulse signal by U _p . The bipolar information pulse and the noise are amplified by an amplifier 7 and fed to a low-pass filter 11, which suppresses high-frequency pulse interference. The information signal reaches its maximum value when the center of the coil 2.i is above the start of the receiving coil 5. Taking into account the influence of interference, the maximum signal value U _x1 = U _x + U _p (Fig. 4) is stored by the sampling-memory amplifier 12 and converted by the ADC 13 to digital code N _x1 . With coaxial coils 2.i and 5, the information pulse signal passes through zero and then reaches a negative amplitude value U _x2 = -U _x + U _p . The signal U _{x2 is} converted by the ADC 13 into a digital code N _x2 . When the disk 1 rotates at the moment of formation of the maximum positive U _x1 and negative U _x2 values of the information pulses of the synchronization holes 15.i and 16.i sequentially become coaxial with the second synchronization block 10, which generates a pair of synchronization pulses U _c2 for each channel (Fig.4c). The clock pulses U _c2 (Fig.4c) trigger the sample-memory amplifier 12 and the ADC 13. Digital codes N _x1 and N _x2 from the ADC output, corresponding to the amplitudes U _x1 and U _x2 , enter the data processing unit 14, where they are subtracted (N _x = N _x1 -N _x2 ), i.e. as a result of data processing, a digital code N _x corresponding to the amplitude U _x + U _p + U _x -U _p = 2U _x is obtained. Since the diameter of the transmitting coil is an order of magnitude smaller than the distance between the coils, the interference remains practically unchanged between the measurements of U _x1 and U _x2 , and when subtracting N _x1 and N _{x2, the} influence of interference is compensated. A ramp generator 8 generates a current (Fig. 4d). At this time, the receiving-compensating coil 3.i is in the area of the field of the compensation coil 6. When a linearly increasing current is applied to the compensation coil 6, the magnetic field between sections 6.1 and 6.2 is linearly increasing. In this case, the constant EMF induced in the receiving-compensating coil 3.i will be determined by the rate of current rise in the coil 6. A signal will be induced in the receiving coil 5 (Fig. 4a), the amplitude of which is proportional to the difference between the EMF of the thermoelectric sensor and the constant induced in the coil 3.i EMF. If these EMFs are equal, their compensation is achieved, the signal amplitude in the receiving coil and at the ADC input is zero in the absence of interference. The rate of rise of a linearly varying current when the compensation is reached is judged on the emf of the sensor. The rate of rise of the ramp current is determined by the code supplied by the data processing unit 14 to the digital input of the ramp current generator 8. Thus, the value of the code issued by the data processing unit at the time of compensation, i.e. when N _x = 0, the EMF of the thermoelectric sensor will be uniquely determined and the measured temperature is judged by the value of the code issued by the data processing unit. The code value is determined by calculation based on the results of a number of measurements for several standard GLIT code values, as well as in a device that implements a prototype. The GLIT code at each measurement changes from a certain maximum value to zero. Processing of the measurement results is carried out by the least squares method, which allows to reduce the influence of interference leading to a spread in the measurement results.

Таким образом, устройство позволяет повысить точность и помехозащищенность за счет того, что вместо интегратора в устройство введен фильтр нижних частот между фильтром и аналого-цифровым преобразователем в устройство введен усилитель выборки-запоминания, вход управления которого и вход управления аналого-цифрового преобразователя соединены с выходом второго блока синхронизации, причем для управления аналого-цифровым преобразователем и усилителем выборки-запоминания на диэлектрическом диске введено дополнительное синхроотверстие, смещенное относительно основного сихроотверстия на расстояние, равное диаметру передающей катушки, указанные синхроотверстия взаимодействуют со вторым блоком синхронизации. Таким образом, формируются два импульса запуска аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и усилителя выборки-запоминания на каждый канал, т.е. производится два измерения в каждом канале. При первом запуске АЦП производится измерение амплитуды первой полуволны сигнала и, например, помехи, просуммированной с сигналом, а при втором запуске - измерение амплитуды второй - отрицательной полуволны и помехи. При вычитании результатов двух измерений в блоке обработки данных сигнал помехи компенсируется и получается результат измерения размаха сигнала, который от помехи не зависит.Thus, the device allows to increase the accuracy and noise immunity due to the fact that instead of an integrator, a low-pass filter is introduced into the device between the filter and the analog-to-digital converter, a sampling-memory amplifier is introduced into the device, the control input of which and the control input of the analog-digital converter are connected to the output the second synchronization unit, and to control the analog-to-digital converter and the sample-memory amplifier on the dielectric disk, an additional sync hole is introduced displaced relative to the main hole by a distance equal to the diameter of the transmitting coil, these synchronized holes interact with the second synchronization unit. Thus, two triggering pulses of an analog-to-digital converter (ADC) and a sample-memory amplifier for each channel are formed, i.e. two measurements are made in each channel. At the first start of the ADC, the amplitude of the first half-wave of the signal and, for example, the interference summed with the signal are measured, and at the second start, the amplitude of the second half-negative half-wave and noise is measured. When subtracting the results of two measurements in the data processing unit, the interference signal is compensated and the result is a measurement of the signal amplitude, which is independent of the interference.

Claims

A device for measuring the temperature of rotating objects, containing a dielectric disk located on the shaft of a rotating object with transmitting and receiving-compensating coils, each pair of which is connected in series with each other and with a corresponding temperature sensor, the main synchronization openings located between the transmitting coils, and the synchronization opening of the generator’s ramp current located in the middle between the receiving-compensating coils, two series-connected sections of the motionless receiving coil mounted symmetrically on both sides of the plane of rotation of the transmitting coils coaxially with one of them sections of the receiving coil connected to an amplifier, an analog-to-digital converter, the digital output of which is connected to the data processing unit, two sections of the compensation coil mounted stationary on both the sides of the plane of rotation of the receiving-compensating coils are symmetrical with respect to this plane, which are electrically interconnected and connected to a linearly varying current generator a, the digital input of which is connected to the data processing unit, the slew rate of the current of the ramp generator is determined by the code supplied by the data processing unit to the digital input of the ramp generator, the start input of the ramp generator is connected to the output of the first synchronization unit, characterized in that an amplifier has a low-pass filter installed at the output of the amplifier, an amplifier is inserted between the output of the low-pass filter and the input of an analog-to-digital converter a sampling-memory device, the control input of which and the control input of the analog-to-digital converter are connected to the output of the second synchronization unit, and for controlling the analog-to-digital converter and the sample-memory amplifier on the dielectric disk, an additional sync hole is introduced, offset from the main sync hole by a distance equal to the diameter a transmitting coil, said synchro holes interact with a second synchronization unit.