SU1223025A1

SU1223025A1 - Linear displacement transducer

Info

Publication number: SU1223025A1
Application number: SU833697534A
Authority: SU
Inventors: Юрий Григорьевич Мозжерин; Николай Иванович Стефаненко; Михаил Иванович Ковтун; Сергей Петрович Новоселов
Original assignee: Научно-исследовательский институт прикладной геодезии
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1986-04-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и позвол ет повысить точность двухкоординатного датчика линейных перемещений, содержащего две пары установленных по сторонам квадрата вторичных обмоток и размещенную с возможностью перемещени в области геометрического центра квадрата первичную обмотку. Вторичные обмотки выполнены цилиндрическими с плотностью числа витков, возрастающей пропорционально рассто нию от их середины, и установлены с возможностью регулировки их положени . Первична обмотка выполнена в виде струны, нат нутой вдоль оси датчика. Вторичные обмотки устанавливаютс в процессе измерений на объекте контрол . При его перемещении величина ЭДС, наводима во вторичных обмотках, измен етс пропорционально величине перемещени по каждой из координат в плоскости вторичных обмоток. Благодар компенсации краевых эффектов за счет неравномерной плотности числа витков вторичных обмоток и вследствие возможности юстировки датчика путем регулировки положени вторичных обмоток достигаетс повышение точности двух- координатных измерений перемещений. 1 ил. N5 to ОС а ГС елThe invention relates to a measurement technique and permits an increase in the accuracy of a two-coordinate linear displacement sensor comprising two pairs of secondary windings installed on the square sides and a primary winding disposed in the region of the geometric center of the square. The secondary windings are cylindrical with a density of the number of turns increasing in proportion to the distance from their center, and are installed with the possibility of adjusting their position. The primary winding is made in the form of a string tensioned along the axis of the sensor. The secondary windings are installed during the measurements at the control object. When it moves, the value of the emf induced in the secondary windings changes in proportion to the amount of movement along each of the coordinates in the plane of the secondary windings. By compensating for edge effects due to the uneven density of the number of turns of the secondary windings and due to the possibility of adjusting the sensor by adjusting the position of the secondary windings, an increase in the accuracy of two-axis displacement measurements is achieved. 1 il. N5 to OS and GS ate

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени линейных перемещений объектов по двум координатам относительно нат нутых струн, например, секций бетонных плотин относительно струн пр мых и обратных отвесов при автоматизации геодезических наблюдений .The invention relates to a measurement technique and can be used to measure linear displacements of objects along two coordinates relative to stretched strings, for example, sections of concrete dams relative to the forward and reverse plumb strings when automating geodetic observations.

На чертеже представлена схема предлагаемого датчика.The drawing shows the scheme of the proposed sensor.

Датчик содержит первичную обмотку, выполненную в виде струны 1, установленной с возможностью перемещени и св зываемой в процессе измерений с контролируемым объектом. На корпусе 2 датчика закреплены четыре цилиндрических сердечника 3 из немагнитного материала, на которых размещены профилированные вторичные обмотки 4, которьш могут быть выполнены в виде включенных последовательно-согласно секций, либо в виде единой катушки с плавно увеличивающимс к концам числом витков. Плотность числа витков обмоток 4 на единицу длины возрастает пропорционально рассто нию от середины обмоток (при секционированном выполнении обмоток 4 секции каждой пары выполн ютс с числом витков, пропорциональным их рассто нию от середины обмоток). Обмотки 4 установлены по сторонам квадрата симметрично относительно геометрического центра 5 датчика (корпуса 2). К парам противоположно расположенных вторичных обмоток 4, включенных между собой последовательно-встречно , присоединен своими входами двухка- нальный измерительный прибор (не показан).The sensor contains a primary winding, made in the form of a string 1, installed with the possibility of movement and connected in the process of measurements with a controlled object. On the sensor body 2, four cylindrical cores 3 of a non-magnetic material are fixed, on which profiled secondary windings 4 are placed, which can be made in the form of connected in series according to sections, or in the form of a single coil with a number of turns gradually increasing to the ends. The density of the number of turns of the windings 4 per unit length increases in proportion to the distance from the middle of the windings (in case of sectioned windings, 4 sections of each pair are made with the number of turns proportional to their distance from the middle of the windings). The windings 4 are installed on the sides of the square symmetrically with respect to the geometric center 5 of the sensor (housing 2). To pairs of oppositely located secondary windings 4, connected in series with each other, are connected by their inputs a two-channel measuring device (not shown).

Одна из пар обмоток 4 установлена на корпусе 2 с возможностью регулировки ее углового положени относительно геометрического центра 5 датчика. Регулировочными элементами этой пары вл ютс винты 6. Кажда из обмоток 4 с сердечником 3 установлена также с возможностью регулировки рассто ни до геометрического центра 5 с помощью винтов 7. Параллельно расположенные обмотки 4 установлены на рассто нии между собой, превышающем величину , равную трем диаметрам сердечников 3 (внутренние диаметры вторичных обмоток 4). Первична обмотка (струна 1) подключена к источнику питани переменного тока (не показан) и образует с вторичной обмоткой 4 воздушный трансформатор.One of the pairs of windings 4 is mounted on the housing 2 with the possibility of adjusting its angular position relative to the geometric center 5 of the sensor. The adjusting elements of this pair are screws 6. Each of the windings 4 with the core 3 is also installed with the possibility of adjusting the distance to the geometric center 5 with screws 7. The parallel windings 4 are installed at a distance between themselves exceeding a value equal to three core diameters 3 (internal diameters of the secondary windings 4). The primary winding (string 1) is connected to an AC power source (not shown) and forms an air transformer with the secondary winding 4.

Датчик линейных перемещений работает следующим образом.The linear displacement sensor works as follows.

Корпус 2 устанавливаетс на объекте контрол так, что струна 1 расположена в области геометрического центра 5 датчика. Так как положение струны 1 (отвеса) может не совпадать с электромагнитным центром обмоток 4, в исходном положении осуществл етс юстировка датчика. С этой це- ью регулируют положение корпуса на объекте контрол , добива сь совпаде1ш центра электромагнитной симметрии обмоток 4 сCase 2 is installed on the test object so that the string 1 is located in the region of the geometric center 5 of the sensor. Since the position of the string 1 (plumb line) may not coincide with the electromagnetic center of the windings 4, the sensor is adjusted in the initial position. For this purpose, adjust the position of the body on the control object to achieve coincidence of the center of electromagnetic symmetry of the windings 4 s

исходным положением струны 1. При их совпадении величина суммарной ЭДС, наводимой магнитным потоком первичной обмотки (струны 1) в каждой паре вторичныхthe initial position of the string 1. When they coincide, the value of the total emf induced by the magnetic flux of the primary winding (string 1) in each pair of secondary

обмоток 4, равна нулю. Соответственно равны нулю и показани двухканального измерительного прибора.windings 4 is zero. Accordingly, the readings of the two-channel measuring device are equal to zero.

Регулировкой углового положени одной из пар обмоток 4 с помощью винтов 6 добиваютс равенства нулю выходного сигналаBy adjusting the angular position of one of the pairs of windings 4 using screws 6, the output signal is equal to zero.

датчика во всем диапазоне контролируемых перемещений по оси Л. После этого регулировкой положени другой пары обмоток 4 с помощью винтов 7 добиваютс равенства нулю выходного сигнала по второму каналу измерительного прибора во всем диапазоне контролируемых перемещений по оси У. В результате указанной юстировки центр электромагнитной симметрии обмоток 4 устанавливаетс в положение, совпадающее с исходным положением струны 1, а оси электромагнитной симметрии - в положение, совпадающее с ос ми А и У контролируемых перемещений.the sensor in the entire range of controlled movements on the axis L. After that, adjusting the position of the other pair of windings 4 using screws 7 to achieve zero output signal on the second channel of the measuring device in the entire range of controlled movements on the axis Y. As a result of this adjustment, the center of electromagnetic symmetry of the windings 4 is set to the position coinciding with the initial position of string 1, and the axis of electromagnetic symmetry - to the position coinciding with axes A and Y of controlled movements.

5five

При перемещении контролируемого объекта струна 1 смещаетс относительно центра электромагнитной симметрии обмоток 4, в результате чего в каждой из пар параллельно расположенных обмоток 4 наводитс суммарна ЭДС, пропорциональна по величине контролируемому перемещению по оси X и У,When the controlled object moves, the string 1 shifts relative to the center of electromagnetic symmetry of the windings 4, with the result that in each of the pairs of parallelly arranged windings 4 a total emf is induced, proportional to the controlled movement along the X and Y axes,

д а по фазе соответствующа знаку перемещени от исходного положени . ЭДС и фаза каждой пары обмоток контролируютс с помощью двухканального измерительного прибора . Так как плотность магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой - струной 1, квадратично уменьшаетс по мере удалени от нее, соответственно уменьшаютс и величины ЭДС, наводимые в витках обмоток 4 по мере увеличени рассто ни до струны 1. Однако вследствие того, что количество витков профилированных обмо0 ток 4 в област х, удаленных от электромагнитного центра датчика, увеличено, обеспечиваетс линеаризаци чувствительности датчика. Вследствие краевых эффектов линеаризаци обеспечиваетс лишь при условии,The phase in phase corresponds to the sign of displacement from the initial position. The emf and phase of each pair of windings are monitored using a two-channel measuring device. Since the magnetic flux density generated by the primary winding, string 1, decreases quadratically with distance from it, the EMF values induced in turns of windings 4 decrease as the distance to string 1 increases. However, due to the fact that the number of turns of profiled blocks is 0 the current 4 in the regions remote from the electromagnetic center of the sensor is increased, linearization of the sensitivity of the sensor is provided. Due to marginal effects, linearization is provided only under the condition

что обмотки 4 расположены достаточно далеко от области контролируемых перемещений по ос м X и У, т.е. на рассто нии между собой, превышающем по крайней мере трехкратную величину внутреннего диаметра обмоток. Благодар этому, а такжеthat the windings 4 are located quite far from the area of controlled movements along the axes X and Y, i.e. at a distance between each other that is greater than at least three times the internal diameter of the windings. Thanks to that as well

0 вследствие возможности юстировки датчика путем регулировки положени обмоток достигаетс повышение точности двухкоординат- ных измерений перемещений.0, due to the possibility of adjusting the sensor by adjusting the position of the windings, an increase in the accuracy of two-dimensional displacement measurements is achieved.

Claims

55 Formula of Invention

A linear displacement sensor comprising a housing, two pairs of series-connected secondary windings symmetrically relative to the geometric center of the sensor, and the primary winding arranged for movement, characterized in that, in order to improve the accuracy of two-dimensional measurements, the secondary windings are cylindrical with number density turns per unit length, increasing in proportion to the distance from their midpoint, and set on the sides of the square with the possibility of their position relative to the geometric center of the sensor at a distance between themselves greater than three times the internal diameter of the secondary windings, and the primary winding is made in the form of a string tensioned along the axis of the sensor.