정밀 변위계. 계획, 설명

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고정밀 변위 제어 장치를 만드는 유망한 방법 중 하나는 측정 결과의 디지털 판독과 함께 유도 변환기를 사용하는 것입니다. 감도를 높이기 위해 위상 감지 트랜지스터 검출기가 사용되는 알려진 유도 선형 변위 미터. 이러한 변환기는 측정 브리지의 평형점 근처에서만 증가된 전송 계수를 가지며 나머지 측정 간격에서는 기존 장치와 감도가 비슷합니다.

센서 권선이 안정기 저항이 있는 측정 브리지에 포함된 변위 제어 장치에 대해 설명합니다. 작동 모드의 미세 조정 및 최적화가 없는 이러한 장치는 측정 결과의 높은 정확도와 안정성을 제공하지 않습니다. 고주파 발생기의 발진 회로에 권선이 포함된 주파수 유도 변환기도 알려져 있습니다. 이러한 변환기의 출력 신호 주파수는 측정된 변위에 비례합니다. 이러한 장치는 다른 장치와 비교하여 감도 측면에서도 이점이 없습니다.

우크라이나 SSR 과학 아카데미의 지반 공학 연구소에서는 요소의 매개 변수가 변경될 때 측정 결과의 높은 감도, 정확성 및 안정성을 보장하는 간단한 유도 변위 측정기를 개발하고 연구했습니다. 유도 변위 측정기(그림 1의 다이어그램 참조). 차동 권선 L1, L2, 링 다이오드 검출기 VD3-VD6, 출력 표시기 P1, 트랜지스터 VT1, VT2 및 변압기 T1을 기반으로하는 직사각형 전압 발생기가있는 변환기를 포함합니다.

정밀 변위계. 계획

직렬로 연결된 차동 권선 L1, L2, 유도 센서 및 측정 브리지의 커패시터 C1, C2의 병렬 회로는 발전기의 포지티브 피드백 회로에 포함됩니다. 이러한 포함은 공진 모드에서 변위 변환기의 작동을 자동으로 보장합니다. 즉, 유도 저항이 용량 저항에 의해 보상되고 각 회로의 총 저항이 권선의 활성 저항과 실질적으로 동일할 때입니다. 교류는 회로의 품질 계수가 매우 높기 때문에 모양이 정현파에 가까운 측정 브리지를 통해 흐릅니다. 다이오드 VD1, VD2의 존재로 인해 회로 전류는 해당 반주기에서 열린 발전기 트랜지스터의 이미 터 접합을 통해 직접 흐릅니다. 이때 두 번째 트랜지스터가 닫힙니다.

직사각형 펄스 발생기는 실제로 부하 없이 작동하므로 시작될 때 첫 번째 사이클부터 시작하여 회로의 전류가 일정한 값에 도달합니다. 트랜지스터는 바이어스 없이 작동하므로 루프 전류가 "XNUMX을 교차"하는 순간, 즉 변환기가 변위 미터의 감도가 최대인 공진 모드에서 작동하는 순간 근처에서 스위칭을 보장합니다.

정밀 변위계. 감지기

무화과에. 2는 미터 센서 자체의 설계를 개략적으로 보여줍니다. 코일(L1, L2)은 간극으로 설치된 자기회로의 2개의 W형 소자(1)에 배치된다. 요소들 사이의 틈에는 강자성 재료의 판 형태로 만들어진 전기자(3)가 있습니다. 전기자는 로커 암(XNUMX)에 의해 제어되는 메커니즘의 이동 링크에 기계적으로 연결됩니다.

변환기 In의 출력 전류를 결정하는 수학적 표현의 유형을 결정하기 위해 필요한 이론적 연구를 수행한 결과 다음과 같은 단순화된 공식이 얻어졌습니다.

정밀 변위 게이지

In=(0,9Um/ХL+R) * (AwLo/(V(AwLo)2+r2)
여기서 Um은 공급 전압의 진폭 값이고,
XL은 변환기의 한 코일의 유도 저항이고, R은 마이크로 전류계 P1의 저항입니다.
A=dh/h - 초기 위치에서 전기자와 자기 회로의 극 사이의 간격에 대한 전기자 변위의 비율(그림 2 참조).
L( ) - 전기자의 중간 위치에서 한 코일의 인덕턴스 r - 한 코일의 활성 저항(r1=r2);
w는 발전기의 각 주파수입니다.

트랜스듀서에 대한 실험적 연구를 통해 얻은 표현의 타당성을 확인했습니다. 변위 측정기 인덕턴스의 성능 및 기술적 특성을 확인하기 위해 마이크로기압계 측정 시스템의 복합체에서 여러 프로토타입 샘플의 실험실 테스트가 수행되었습니다. -0,3 ~ +5 °C 범위의 온도에서 50 V 이상의 전원 공급 전압에서 발전기의 안정적인 시동 및 안정적인 작동이 보장된다는 것이 입증되었습니다. 더 낮은 온도에서 미터의 작동은 테스트되지 않았습니다.

컨버터의 작동을 불안정하게 만드는 주요 요인은 공급 전압과 온도의 변화입니다. 따라서 변환기는 전압 안정기에 의해 전원이 공급되어야 합니다. +5...40°C 범위에서 장치의 온도 오류는 5°C마다 10%를 초과하지 않으며 영점 이동이 없습니다. 이는 컨버터를 사용하여 보정에서 불일치를 나타낼 때 특히 중요합니다. 측정 시스템.

정밀 변위계. 일정

측정 브리지 커패시터의 커패시턴스가 0,01~0,18μF 범위에서 변경되면 미터의 감도가 약간 변경됩니다(그림 3). 이 경우 공진 주파수는 직렬 LC 회로의 매개변수에 따라 자동으로 설정됩니다. 작업 간격에서 전기자의 움직임으로 인한 각 권선의 인덕턴스 변화는 공칭 값의 10%를 초과하지 않습니다. 중성 위치에서 전기자의 변위는 권선 중 하나의 인덕턴스를 증가시키고 다른 권선의 인덕턴스를 동일한 값만큼 감소시키기 때문에 공진 주파수는 실질적으로 변하지 않습니다. 공급 전압에 거의 의존하지 않습니다. 실험 연구 결과에 따르면 공급 전압이 33% 변할 때 주파수 드리프트는 0,25%를 초과하지 않습니다.

설명 된 미터는 장치의 단순성, 효율성, 높은 도량형 특성에서 알려진 것과 다르며 Riga 실험 공장 "Gidrometpribor"에서 제조한 고정밀 미기압계에 성공적으로 사용됩니다. 다른 기술 영역에서 정확한 변위 측정에 사용할 수 있습니다.

주요 기술 특성 :

운동의 작동 간격, mm +-0,5
해상도, mm, 나쁘지 않음 ......... 1E10-7
온도 오차, mm/°С 3Е10-3
전력 소비, W. . . 7E10-3

발전기 변압기 T1은 4NM 페라이트로 만들어진 Sh4x2000 자기 회로에 감겨 있으며 PEV-100 1 와이어의 0,12회 권선 1개를 포함합니다. 센서의 코일 L2, L500는 각각 PEV-1 0,12 와이어의 4턴으로 구성됩니다. 센서의 자기 회로는 4NM 페라이트로 만들어진 두 개의 블록 Ш2000х1입니다. P4205 표시기는 총 화살표 편향 전류가 30μA이고 눈금 중간에 XNUMX이 있는 MXNUMX 마이크로 전류계입니다.

코일이 있는 센서의 자기 회로의 두 부분은 에어 갭의 크기를 변경할 수 있는 나사가 있는 특수 브래킷을 사용하여 베이스에 부착됩니다. 보정된 플레이트를 사용하여 설치됩니다. 센서 전기자는 퍼멀로이로 만들어졌으며 단면적이 5x0,3mm입니다.

거의 모든 저전력 트랜지스터와 다이오드를 컨버터에 사용할 수 있습니다. 그러나 실리콘 장치의 사용은 p-n 접합에 걸친 전압 강하의 증가와 관련이 있으며, 이는 공급 전압의 증가를 필요로 합니다.

명칭 및 요소 유형. 그림의 다이어그램에 나와 있습니다. 1에서 미터는 약 5mA의 전류를 소비하며 센서의 자기 회로에서 2h=1mm의 에어 갭과 0,5kΩ의 마이크로 전류계 저항에서 감도는 3,5μA/μm로 거의 XNUMX배 더 높습니다. 동등한 초기 조건에서 알려진 센서의 감도보다 높으며 기압계의 움직이는 요소의 움직임을 정밀하게 측정하기 위한 요구 사항을 충족합니다.

보상 측정 시스템에서 설명된 장치를 사용할 때 공급 전압을 안정화할 필요가 없습니다.

문학

5년 1986호 라디오

간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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