7. Определение функции преобразования. Измерителя перемещения

Измеритель перемещения состоит из моста с дифференциальным индуктивным преобразователем и фразочувствительного измерителя. В нем осуществляется последовательное преобразование перемещения якоря ∆δ в изменение сопротивления обмоток датчика ∆Z, затем ∆Z мостовой схеме преобразуется в напряжение U₂, и наконец, в фразочувствительном измерителе проходит преобразование напряжения U₂ в величину постоянного тока Iср. Следовательно, измеритель перемещения может быть представлен в виде последовательного соединения звеньев: индуктивный преобразователь – мост –фазочувствительный измеритель.

Каждое звено имеет свои входные и выходные величины и следовательно, свою функцию преобразования. Если функция преобразования линейна, то коэффициент преобразования постоянен во всём диапазоне измерения входной величины и определяется отношением выходной величины к входной.

Если функция преобразования не линейна, то чувствительность определяется на малом участке изменения входной величины.

Введём следующие обозначения:

S_ип – коэффициент преобразования индуктивного преобразователя;

S_m - коэффициент преобразования моста

S_ф- коэффициент преобразования фазочувствительного измерителя.

Для исследуемо го преобразователя

S_ип = (∆Z/Z₀)/∆δ (9)

для моста при малых значениях ∆Z/Z₀

(10)

для фазочувствительного измерителя из (1)

При больших значениях ∆δ, когда ф близко к или 180°

(11)

При последовательном соединении звеньев коэффициент преобразования измерительного устройства определяется произведением коэффициентов преобразования звеньев.

При постоянном напряжении питания выходной прибор измерителя может быть проградуирован непосредственно в величинах перемещения якоря. Если выходной прибор градуирован в единицах тока, то может быть получена градуированная кривая, выражающая функцию преобразования измерительного устройства Iср= f(∆δ). Если известны параметры индуктивного преобразователя, моста и фазочувствительного измерителя, то градуировочную характеристику измерительного устройства можно рассчитать. Зная Z₀ и значения ∆r и ∆х для каждого значения ∆δ, можно построить кривую зависимости

(12)

Формула (7) позволяет найти зависимость подставляя сюда значения ∆Z и Z₀, получим U₂=f(∆δ) и ток в измерителе равен: I_cp=S_фU₂

8. Описание лабораторной установки.

Система измерительная электрическая предназначена для контроля малых линейных перемещений. Чувствительным элементом системы является индуктивный преобразователь. Преобразователь совместно с входным устройством, усилителем и демодулятором образует измерительную часть системы, преобразующую механическое перемещение измерительного наконечника преобразователя в аналоговый сигнал постоянного напряжения пропорциональный этому перемещению. Система работает как с каждым преобразователем отдельно, так и с обоими одновременно. В последнем случае осуществляется алгебраическое суммирование обоих измерительных наконечников. Род работы устанавливается соответствующим переключателем, осуществляющим коммутацию каналов измерения.

Для удобства использования системы, в электронном блоке имеется узел электрического смещения нуля. Выбор того или иного предела измерений устанавливается с помощью переключателей.

Все детали установки для исследования индуктивного преобразователя смонтированы на двух гетинаксовых панелях, расположенных непосредственно на стенде. Монтажная схема установки показана на Рисунке 3 и 7 (находится в лаборатории).

Ниже описываются отдельные узлы установки.

1.Резисторы R₁ и R₂ предназначены для включения преобразователя в мостовую схему Рисунок 7

2. Делитель напряжения R₃ , R₄ предназначен для уменьшения напряжения, подаваемого на вход фазочувствительного измерителя при исследовании мостовой схемы.

3.Ёмкость С и резистор R предназначены для измерения составляющего комплексного сопротивления обмоток преобразователя.

4.Делитель напряжения R₅ ,R₆ служит для уменьшения напряжения, подаваемого на вход фазочувствительного измерителя при измерении составляющих комплексного сопротивления обмоток преобразователя.

5. Фазочувствительный измеритель собран на диодах Д₁ - Д₄ по двухполупериодной схеме. Опорное напряжение поступает с эмиттерного повторителя на транзисторе Т₁, а измеряемое – с трансформатора Тр₂.

Балансировка фазочувствительного измерителя, т.е. обеспечение равенства нулю тока микроамперметра при наличии опорного и отсутствии измеряемого напряжений, осуществляется посредством реостата R₈ .Магнитоэлектрический микроамперметр имеет шкалу с нулём посередине и ток полного отклонения ±100мкА.

Измеряемое напряжение подводится к фазочувствительному измерителю через эмиттерный повторитель на транзисторе Т₂, трансформатор Тр₂ и резистор R₁₃. Эмиттерный повторитель служит для согласования по сопротивлениям фазочуствительного измерителя и источника измеряемого напряжения. Вторичная обмотка трансформатора Тр₂ имеет малое сопротивление, что фазочуствилельного выпрямителя с помощью реостата R₈. Поэтому в схему включён резистор R₁₃.

6. Разделительной трансформатор Тр₃ совместно с Тр₁ и Тр₂ обеспечивает возможность получения общей точки ("земли") звуквого генератора, лампового вольтметра и источника питания эмиттерных повторителей. Этим обеспечивается уменьшение влияния помех. Все трансформаторы имеют экран между первичной и вторичной обмотками.

Первичные обмотки трансформаторов Тр_З и Тр₁ подключаются к выходу звукового генератора. Ко вторичной обмотке Тр₃ подключается цепочка Z₁, Z₂, R, С или мостовая схема с индуктивным преобразователем.