RU2194242C2 - Device for building output signal of inductive differential measurement transducer - Google Patents
Device for building output signal of inductive differential measurement transducer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194242C2 RU2194242C2 RU2000132160A RU2000132160A RU2194242C2 RU 2194242 C2 RU2194242 C2 RU 2194242C2 RU 2000132160 A RU2000132160 A RU 2000132160A RU 2000132160 A RU2000132160 A RU 2000132160A RU 2194242 C2 RU2194242 C2 RU 2194242C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- differential amplifier
- output
- inputs
- rectifiers
- branches
- Prior art date
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследованиях в ядерной и тепловой энергетике для измерения электрических и неэлектрических величин в средах с высокими, изменяющимися и неравномерными температурными полями с помощью индуктивных дифференциальных измерительных преобразователей, индуктивных мостовых измерительных преобразователей, а также с помощью дифференциально-трансформаторных измерительных преобразователей. The invention relates to measuring technique and can be used in research in nuclear and thermal energy for measuring electrical and non-electrical quantities in environments with high, variable and uneven temperature fields using inductive differential transducers, inductive bridge measuring transducers, and also using differential transformer measuring transducers.
Широкое распространение при исследованиях в ядерной и тепловой энергетике получили индуктивные дифференциальные, индуктивные мостовые и дифференциально-трансформаторные измерительные преобразователи. In research in nuclear and thermal energy, inductive differential, inductive bridge and differential transformer measuring transducers are widely used.
Важной технической характеристикой таких преобразователей являются составляющие погрешности измерений: уход нуля (аддитивная) и изменение чувствительности (мультипликативная). Основные источники этих погрешностей преобразователей обусловлены высокими, резко изменяющимися и неравномерными температурами среды, окружающие эти преобразователи. Величины этих погрешностей могут быть значительными при больших диапазонах изменения температуры среды. An important technical characteristic of such converters is the components of the measurement error: zero drift (additive) and sensitivity change (multiplicative). The main sources of these errors of the converters are due to the high, sharply changing and uneven ambient temperatures surrounding these converters. The magnitude of these errors can be significant for large ranges of changes in ambient temperature.
Известно устройство [В.В. Лебединский, Ю.В. Милосердин, А.А. Силин, Н.Ф. Чеботырев. Индуктивные измерительные системы для внутриреакторных исследований. В книге "Техника радиационного эксперимента". М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 47-56] , включающее в себя первичный индуктивный измерительный преобразователь, схему включения этого преобразователя, генератор переменного тока, питающий эту схему, и демодулятор, выделяющий измерительную информацию из промодулированного напряжения несущей частоты. На выходе демодулятора создается выпрямленное напряжение, пропорциональное измеряемому перемещению. Это выпрямленное напряжение через согласующий усилитель постоянного тока подается на измеритель напряжения, выполняющий функции отсчетного устройства. A device is known [V.V. Lebedinsky, Yu.V. Miloserdin, A.A. Silin, N.F. Chebotyrev. Inductive measuring systems for reactor research. In the book "Technique of a radiation experiment." M .: Energoatomizdat, 1985, p. 47-56], which includes a primary inductive measuring transducer, a switching circuit for this converter, an alternating current generator supplying this circuit, and a demodulator that extracts measurement information from the modulated carrier voltage. A rectified voltage proportional to the measured displacement is created at the output of the demodulator. This rectified voltage is supplied through a matching DC amplifier to a voltage meter that acts as a reading device.
Для уменьшения температурной погрешности коэффициента преобразования первичного индуктивного преобразователя используется оптимальная частота, питающего генератора fопт, на которой температурная погрешность коэффициента преобразования первичного преобразователя минимальна. Частоты fопт существует для всех типов индуктивных преобразователей, включая и взаимоиндуктивные (трансформаторные). Эта частота зависит от конструктивных особенностей индуктивного преобразователя, изменяется в широких пределах (10 - 5000 Гц) и определяется экспериментально.To reduce the temperature error of the conversion coefficient of the primary inductive converter, the optimal frequency of the supply generator f opt is used , at which the temperature error of the conversion coefficient of the primary converter is minimal. Frequency f opt exists for all types of inductive converters, including mutually inductive (transformer) ones. This frequency depends on the design features of the inductive converter, varies over a wide range (10 - 5000 Hz) and is determined experimentally.
Недостаток устройства в том, что fопт фиксированная величина для индуктивного преобразователя данной конструкции, а это не дает возможности подобрать частоту питания, необходимую по условиям эксперимента, что ограничивает область применения системы. Так, в приведенной работе fопт для первичного индуктивного преобразователя с замкнутым магнитопроводом (воздушным зазором) fопт = 22 Гц, что позволяет регистрировать исследуемый процесс с частотой только ≤ 11 Гц, что реально в пять раз меньше. Кроме того, использование fопт не уменьшает погрешность ухода нуля первичного индуктивного преобразователя, вызванную неравномерным разогревом этого преобразователя при работе в средах с высокими и быстроизменяющимися температурами.The disadvantage of this device is that f opt is a fixed value for the inductive converter of this design, and this does not make it possible to select the power frequency necessary for the experimental conditions, which limits the scope of the system. So, in the above work, f opt for a primary inductive transducer with a closed magnetic circuit (air gap) f opt = 22 Hz, which allows one to register the process under study with a frequency of only ≤ 11 Hz, which is actually five times less. In addition, the use of f opt does not reduce the error of the zero drift of the primary inductive transducer caused by the uneven heating of this transducer when operating in environments with high and rapidly changing temperatures.
Устройство, описанное в [И.Е. Александров, Н.Ф. Чеботарев. Разработка и макетные испытания терморадиционно-стойкого индуктивного преобразователя линейных перемещений. В книге "Реакторные испытания материалов". М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 62-68] , включает в себя индуктивный дифференциальный первичный преобразователь с двумя обмотками индуктивности, подвижным сердечником, включенный по схеме делителя напряжения и питаемый генератором переменного синусоидального напряжения. Фазочувствительный выпрямитель преобразует сигнал с катушек первичного преобразователя в постоянное напряжение, которое регистрируется цифровым вольтметром, проградуированным в единицах длины. The device described in [I.E. Alexandrov, N.F. Chebotarev. Development and prototype tests of a thermorecondition-resistant inductive linear displacement transducer. In the book "Reactor testing of materials." M .: Energoatomizdat, 1983, p. 62-68], includes an inductive differential primary converter with two inductance windings, a movable core, connected according to the voltage divider circuit and powered by an alternating sinusoidal voltage generator. A phase-sensitive rectifier converts the signal from the coils of the primary converter into a constant voltage, which is recorded by a digital voltmeter calibrated in units of length.
Для уменьшения температурной погрешности коэффициента преобразования индуктивного первичного преобразователя в этом устройстве, как и в устройстве, описанном выше, применялась оптимальная частота питания (4 кГц), определенная экспериментально в лабораторных условиях. To reduce the temperature error of the conversion coefficient of the inductive primary converter in this device, as in the device described above, the optimal supply frequency (4 kHz) was used, which was determined experimentally in laboratory conditions.
Для уменьшения дополнительной составляющей погрешности в реакторных условиях, возникающей из-за наличия разности температур между корпусом первичного преобразователя и его обмотками, проводили дополнительную корректировку частоты питающего напряжения. Для этого строили кривые зависимости чувствительности от частоты питания при разных температурах и точки их пересечения принимали за рабочую частоту. Эта частота была меньше найденной в лабораторных опытах (3,6 кГц). To reduce the additional component of the error in the reactor conditions, arising due to the presence of a temperature difference between the housing of the primary converter and its windings, an additional adjustment was made to the frequency of the supply voltage. For this, curves of the dependence of sensitivity on the supply frequency at different temperatures were constructed, and the points of their intersection were taken as the operating frequency. This frequency was less than found in laboratory experiments (3.6 kHz).
Такой способ коррекции температурной погрешности громоздок, неудобен и не всегда возможен. Более того, он не исключает температурные погрешности, вызванные резкими изменениями температурного поля в среде, окружающей первичный преобразователь при исследованиях в реакторных установках быстропротекающих процессов, возникающих, например, в аварийных экспериментах. This method of temperature error correction is cumbersome, inconvenient and not always possible. Moreover, it does not exclude temperature errors caused by sharp changes in the temperature field in the medium surrounding the primary converter during studies in reactor plants of fast processes that occur, for example, in emergency experiments.
Устройство, описанное в [В.В. Лебединский, Ю.В. Милосердин, Н.Ф. Чеботарев. Измерительные схемы для широкодиапазонных индуктивных преобразователей. В книге "Реакторные испытания материалов.", М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 58-62], состоит из генератора переменного напряжения, которое подается на делитель напряжения, образованный катушками индуктивности L1 и L2, первичного дифференциального индуктивного преобразователя. Падение напряжения на каждой катушке преобразователя определяется положением сердечника преобразователя. Это напряжение подается на преобразователь средневыпрямленного значения (ПСЗ), а затем на фильтр нижних частот (ФНЧ). Постоянные напряжения, полученные от фильтров нижних частот, преобразуются сумматором Σ и подаются на усилитель постоянного тока (УПТ) и затем на отсчетное устройство.The device described in [V.V. Lebedinsky, Yu.V. Miloserdin, N.F. Chebotarev. Measuring circuits for wide-range inductive transducers. In the book "Reactor testing of materials.", M .: Energoatomizdat, 1983, p. 58-62], consists of an alternating voltage generator, which is supplied to a voltage divider formed by inductors L 1 and L 2 , a primary differential inductive converter. The voltage drop across each coil of the converter is determined by the position of the core of the converter. This voltage is supplied to the converter of average rectified value (PSZ), and then to the low-pass filter (low-pass filter). The constant voltages received from the low-pass filters are converted by an adder Σ and supplied to a direct current amplifier (DCT) and then to a reading device.
Уменьшение температурной погрешности, возникающей при разной температуре катушек первичного преобразователя, в этом устройстве происходит из-за нечувствительности схемы к изменениям фазовых углов сдвига в катушках преобразователя L1 и L2.Reducing the temperature error that occurs at different temperatures of the coils of the primary transducer in this device is due to the insensitivity of the circuit to changes in phase angles of shift in the coils of the transducer L 1 and L 2 .
К недостаткам данной измерительной системы относятся определенные требования, накладываемые на конструкцию первичного преобразователя. Необходимо стремиться к минимально возможной длине преобразователя, сохраняя при этом возможно большим диапазон линейности его характеристики, что не всегда возможно. Кроме того, при разной температуре катушек L1 и L2, первичного преобразователя или ее быстром изменении изменяется полное сопротивление катушек индуктивности, что приводит не только к изменению фазовых углов сдвига, но и к изменению амплитуды переменного напряжения, что, в свою очередь, приводит к аддитивной погрешности, не компенсируемой данной измерительной схемой.The disadvantages of this measuring system include certain requirements imposed on the design of the primary transducer. It is necessary to strive for the smallest possible length of the converter, while preserving the range of linearity of its characteristics as large as possible, which is not always possible. In addition, at different temperatures of the coils L 1 and L 2 , the primary converter or its rapid change, the total resistance of the inductors changes, which leads not only to a change in the phase angles of shift, but also to a change in the amplitude of the alternating voltage, which, in turn, leads to additive error not compensated by this measuring circuit.
Известно устройство формирования выходного сигнала измерительного преобразователя [Патент РФ 2142113 от 02.10.98, 27, Бюл. N33, 1999, авторы Долгих В. В. , Буняев В.А., Болдырев В.Т.], которое может быть использовано для измерения электрических и неэлектрических величин с помощью дифференциальных, например мостовых, преобразователей, в том числе индуктивных и дифференциально-трансформаторных. Устройство, питаемое переменным током, содержит дифференциальный измерительный преобразователь, включающий по крайней мере две ветви и два выпрямителя, соединенных с выходами ветвей измерительного преобразователя, и дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам выпрямителей. Для получения более высокой точности измерения в устройство дополнительно введен переменный резистор, подключенный к входу одного из выпрямителей. Движок переменного резистора подключен к дополнительному входу дифференциального усилителя. Выходной сигнал этого устройства равен
Uвых = Uпит×Kg×α1[(K1+K2)×X+(γ1-γ2)],
где α1 - коэффициент передачи первой ветви измерительного преобразователя;
γ1 и γ2 - коэффициенты нестабильности ветвей измерительного преобразователя под действием возмущающих факторов (температура, влажность и т.п.), равные относительному изменению параметра ветви (индуктивность, сопротивление, емкость) под влиянием внешних воздействий;
K1 и К2 - коэффициенты чувствительности к измеряемой величине Х ветвей преобразователя;
Uпит - напряжение питания преобразователя;
Kg - коэффициент усиления дифференциального усилителя.A device for generating the output signal of a measuring transducer is known [RF Patent 2142113 from 02.10.98, 27, Bull. N33, 1999, authors Dolgikh V.V., Bunyaev V.A., Boldyrev V.T.], which can be used to measure electric and non-electric quantities using differential, such as bridge, converters, including inductive and differential transformer. The device powered by alternating current contains a differential measuring transducer, including at least two branches and two rectifiers connected to the outputs of the branches of the measuring transducer, and a differential amplifier, the inputs of which are connected to the outputs of the rectifiers. To obtain higher measurement accuracy, a variable resistor is connected to the input of one of the rectifiers. The variable resistor motor is connected to an additional input of the differential amplifier. The output of this device is
U o = U pit × K g × α 1 [(K 1 + K 2 ) × X + (γ 1 -γ 2 )],
where α 1 is the transfer coefficient of the first branch of the measuring transducer;
γ 1 and γ 2 are the instability coefficients of the branches of the measuring transducer under the influence of disturbing factors (temperature, humidity, etc.), equal to the relative change in the branch parameter (inductance, resistance, capacitance) under the influence of external influences;
K 1 and K 2 - sensitivity coefficients to the measured value X of the branches of the Converter;
U pit is the voltage of the converter;
K g is the gain of the differential amplifier.
Таким образом, в нормальных условиях при неидентичных ветвях в дифференциальном измерительном преобразователе введенным переменным резистором выходной сигнал дифференциального усилителя можно установить в ноль. Причем влияние внешних возмущающих факторов будет определяться только неидентичностью ветвей измерительного преобразователя, разностью (γ1-γ2). Цепь балансировки дополнительной погрешности не вносит.Thus, under normal conditions, with non-identical branches in the differential measuring transducer, the output signal of the differential amplifier can be set to zero by the introduced variable resistor. Moreover, the influence of external disturbing factors will be determined only by the non-identity of the branches of the measuring transducer, the difference (γ 1 -γ 2 ). The balancing circuit does not introduce additional error.
Однако это устройство, так же как и приведенные выше, не уменьшает погрешность, связанную с неодинаковым нагревом ветвей первичного преобразователя. В этом случае разность (γ1-γ2) может быть значительной. Кроме того, в этом устройстве не устраняется погрешность, возникающая из-за изменения чувствительности (K1 и К2) под действием температуры. Необходимо также отметить, что при работе первичного преобразователя при достаточно высоких температурах окружающей среды (>300o С) разность (γ1-γ2), из-за неидентичности ветвей преобразователя может быть значительной даже при равномерном их нагреве.However, this device, as well as the above, does not reduce the error associated with unequal heating of the branches of the primary Converter. In this case, the difference (γ 1 -γ 2 ) can be significant. In addition, in this device the error arising due to changes in sensitivity (K 1 and K 2 ) under the influence of temperature is not eliminated. It should also be noted that when the primary converter is operating at sufficiently high ambient temperatures (> 300 ° C), the difference (γ 1 -γ 2 ), due to the non-identicalness of the converter branches, can be significant even if they are heated evenly.
Для повышения точности измерений в устройство, содержащее дифференциальный измерительный преобразователь, дифференциальный усилитель, источник переменного тока, два выпрямителя и переменный резистор, дополнительно включены источник напряжения постоянного тока, сумматор переменного и постоянного напряжений, два идентичных фильтра нижних частот (ФНЧ), два идентичных фильтра верхних частот (ФВЧ), второй дифференциальный усилитель (ДУ), а первый дифференциальный усилитель снабжен вторым дополнительным входам. Выходы источников постоянного и переменного напряжений соединены с входами сумматора, с выхода которого напряжение подается для питания первичного преобразователя. Выходы двух ветвей первичного преобразователя соединены с входами ФНЧ и ФВЧ. Выходы ФНЧ соединены с двумя входами второго ДУ, выход которого соединен со вторым дополнительным входом первого ДУ. Выходы ФВЧ соединены с входами выпрямителей, выходы которых соединены с основными двумя входами первого ДУ. To increase the accuracy of measurements, a device containing a differential measuring transducer, a differential amplifier, an alternating current source, two rectifiers and a variable resistor additionally includes a direct current voltage source, an adder of alternating and direct voltage, two identical low-pass filters (LPFs), two identical filters high frequencies (HPF), the second differential amplifier (DU), and the first differential amplifier is equipped with second additional inputs. The outputs of sources of constant and alternating voltage are connected to the inputs of the adder, from the output of which voltage is supplied to power the primary converter. The outputs of the two branches of the primary Converter are connected to the inputs of the low-pass and high-pass filters. The outputs of the low-pass filter are connected to two inputs of the second remote control, the output of which is connected to the second additional input of the first remote control. The outputs of the HPF are connected to the inputs of the rectifiers, the outputs of which are connected to the main two inputs of the first remote control.
Основные существенные признаки данного изобретения: введение в устройство блока источника постоянного тока и блока сумматора постоянного и переменного напряжений, включение источника постоянного напряжения в цепь вторичных обмоток ДТИП, блоков идентичных фильтров низких и высоких частот, второго дифференциального усилителя, блока коррекции, представляющего собой первый ДУ со вторым дополнительным входом, и соответствующих новых связей между ними. The main essential features of this invention: the introduction of a constant current source and an alternating voltage adder block into the device, the inclusion of a constant voltage source in the secondary circuit of DTIP, blocks of identical low and high frequency filters, a second differential amplifier, a correction block, which is the first remote control with a second additional input, and the corresponding new connections between them.
При питании преобразователя суммой переменного синусоидального и постоянного напряжений снимаемое с ветвей преобразователя переменное напряжение зависит от полного (активного и реактивного) сопротивления ветвей. Реактивное сопротивление ветвей, в свою очередь, определяется положением чувствительного элемента (например, сердечника) преобразователя, и в этом случае изменение переменного напряжения ветвей является полезным измеряемым сигналом. При неравномерном или неодинаковом прогреве ветвей их полное сопротивление будет изменяться неодинаково, и в этом случае изменение переменного напряжения ветвей обусловлено аддитивной погрешностью преобразователя. When the converter is powered by the sum of alternating sinusoidal and direct voltages, the alternating voltage removed from the branches of the converter depends on the total (active and reactive) resistance of the branches. The reactance of the branches, in turn, is determined by the position of the sensor (for example, the core) of the transducer, in which case the change in the alternating voltage of the branches is a useful measured signal. With uneven or uneven heating of the branches, their total resistance will vary unequally, and in this case, the change in the alternating voltage of the branches is due to the additive error of the converter.
Постоянное напряжение будет зависеть только от омического сопротивления (сопротивления постоянного тока) ветвей и не будет зависеть от положения чувствительного элемента, вызывающего изменение в основном реактивной составляющей полного сопротивления ветвей. Разность сигналов постоянного напряжения ветвей будет пропорциональна неравномерному или неодинаковому их разогреву. Омическое сопротивление ветвей увеличивается при возрастании температуры. Полное сопротивление ветвей, состоящее практически из активного и индуктивного сопротивлений, также растет с увеличением температуры. Поэтому сигналы с ветвей от постоянного напряжения можно использовать для коррекции температурной погрешности. Сигналы переменного напряжения с ветвей фильтруются идентичными фильтрами высоких частот и обрабатываются и затем подаются на основные входы сумматора. Сигналы напряжения постоянного тока с ветвей фильтруются идентичными фильтрами низких частот, вычитаются дифференциальным усилителем и с (определенным коэффициентом передачи) подаются на второй дополнительный вход дифференциального усилителя. The constant voltage will depend only on the ohmic resistance (direct current resistance) of the branches and will not depend on the position of the sensitive element, causing a change in the mainly reactive component of the branch impedance. The difference between the DC voltage signals of the branches will be proportional to their uneven or uneven heating. The ohmic resistance of the branches increases with increasing temperature. The total resistance of the branches, consisting practically of the active and inductive resistances, also increases with increasing temperature. Therefore, the signals from the branches from a constant voltage can be used to correct the temperature error. AC voltage signals from the branches are filtered by identical high-pass filters and processed and then fed to the main inputs of the adder. The DC voltage signals from the branches are filtered by identical low-pass filters, subtracted by the differential amplifier and, with a (determined transmission coefficient), fed to the second additional input of the differential amplifier.
Предлагаемое устройство повышает точность измерения за счет уменьшения аддитивной погрешности и выше указанных преобразователей, работающих в средах с высокими, резко изменяющимися и неравномерными температурными полями. The proposed device improves the accuracy of measurements by reducing the additive error of the above mentioned converters operating in environments with high, sharply changing and uneven temperature fields.
При работе в таких условиях аддитивная погрешность возникает из-за разницы температур в ветвях преобразователя и неидентичности ветвей. When operating in such conditions, an additive error arises due to the temperature difference in the converter branches and the non-identicalness of the branches.
Область применения предлагаемого устройства расширяется за счет возможности работы преобразователя в жестких и переменных во времени температурных условиях. Причем эти технические результаты достигаются без увеличения габаритных размеров первичных преобразователей и введения в них дополнительных элементов, что является важным фактором при размещении преобразователя во внутриреакторных устройствах. The scope of the proposed device is expanding due to the possibility of the Converter in hard and variable in time temperature conditions. Moreover, these technical results are achieved without increasing the overall dimensions of the primary converters and introducing additional elements into them, which is an important factor when placing the converter in in-reactor devices.
Представлена структурная схема предлагаемого устройства. A structural diagram of the proposed device is presented.
Устройство состоит из дифференциально измерительного преобразователя 1, где 2, 3 - ветви дифференциально измерительного преобразователя, источника постоянного напряжения 4, источника переменного напряжения 5, идентичных детекторов (выпрямителей) 6, 7, дифференциального усилителя с двумя дополнительными входами 8, переменного резистра 9, идентичных фильтров верхних частот 10, 11, идентичных фильтров нижних частот 12, 13, сумматора 14 и второго дифференциального усилителя 15. The device consists of a differential measuring transducer 1, where 2, 3 are branches of a differential measuring transducer, a constant voltage source 4, an alternating voltage source 5, identical detectors (rectifiers) 6, 7, a differential amplifier with two additional inputs 8, an alternating resistor 9, identical high-pass filters 10, 11, identical low-pass filters 12, 13, an adder 14 and a second differential amplifier 15.
Работает предлагаемое устройство следующим образом. The proposed device operates as follows.
Индуктивный дифференциальный измерительный преобразователь 1, состоящий из ветви 2 и ветви 3, запитывают через сумматор 14 суммой переменного и постоянного напряжений от источника переменного напряжения 5 и источника постоянного напряжения 4. На выходах ветвей 2 и 3 возникает сумма переменного и постоянного напряжений. Переменное напряжение модулировано измеряемым сигналом и влияющими факторами, а постоянное напряжение зависит только от омических сопротивлений ветвей 2 и 3 дифференциально индуктивного преобразователя и не модулируется измеряемым сигналом. Омические сопротивления ветвей, в свою очередь, зависят только от влияющих факторов (температура, излучение и т.п.). Модулированные переменные напряжения с ветвей 2 и 3 выделяются идентичными фильтрами высоких частот 10 и 11, пропускающих без искажения модулированное переменное напряжение, и обрабатываются выпрямителями 6, 7, переменным резистором 9 и первым дифференциальным усилителем. В результате на выходе первого дифференциального усилителя 8 при нулевом корректирующем сигнале на его втором дополнительном входе выходное напряжение будет
Uвых = Uпит×Kg×α1[(K1+K2)×X+(γ1-γ2)],
где Х - измеряемая физическая величина;
α1 и α2 - коэффициент передачи измеряемого напряжения ветвей 2 и 3 соответственно дифференциально индуктивного преобразователя;
γ1 и γ2 - коэффициенты нестабильности ветвей 2 и 3 соответственно для переменного напряжения под действием возмущающих факторов (температура, излучение и т. п. ) и равные относительному изменению параметра ветви (индуктивности, сопротивления, емкости) под влиянием внешних факторов;
K1 и К2 - коэффициенты чувствительности к измеряемой величине Х ветвей 2 и 3 соответственно;
Uпит - напряжение источника 5 переменного напряжения;
Kg - коэффициент усиления дифференциального усилителя 8.An inductive differential measuring transducer 1, consisting of a branch 2 and a branch 3, is fed through an adder 14 by the sum of the alternating and direct voltages from the alternating voltage source 5 and the constant voltage source 4. At the outputs of the branches 2 and 3, a sum of alternating and direct voltages arises. The alternating voltage is modulated by the measured signal and influencing factors, and the constant voltage depends only on the ohmic resistances of branches 2 and 3 of the differential inductive converter and is not modulated by the measured signal. The ohmic resistance of the branches, in turn, depends only on the influencing factors (temperature, radiation, etc.). Modulated alternating voltages from branches 2 and 3 are distinguished by identical high-pass filters 10 and 11, which pass the modulated alternating voltage without distortion, and are processed by rectifiers 6, 7, a variable resistor 9, and the first differential amplifier. As a result, at the output of the first differential amplifier 8, with a zero correction signal at its second additional input, the output voltage will be
U o = U pit × K g × α 1 [(K 1 + K 2 ) × X + (γ 1 -γ 2 )],
where X is the measured physical quantity;
α 1 and α 2 - transmission coefficient of the measured voltage of branches 2 and 3, respectively, of the differential inductive converter;
γ 1 and γ 2 are the instability coefficients of branches 2 and 3, respectively, for an alternating voltage under the influence of disturbing factors (temperature, radiation, etc.) and equal to the relative change in the branch parameter (inductance, resistance, capacitance) under the influence of external factors;
K 1 and K 2 are the coefficients of sensitivity to the measured value X of branches 2 and 3, respectively;
U pit - voltage of source 5 of alternating voltage;
K g - gain differential amplifier 8.
Постоянное напряжение с ветвей 2 и 3, реагирующих только на влияющие факторы, изменяющие омическое сопротивление ветвей, выделяется фильтрами нижних частот 12 и 13, усиливается вторым дифференциальным усилителем 15. Так как характер изменения индуктивности и полного сопротивления ветвей 2 и 3 под воздействием температуры, совпадает с изменением омического сопротивления этих ветвей, усиление дифференциального усилителя 15 подбирается таким, чтобы сигнал на его выходе был равен
Uвых0 = -Uпит×Kg×α1[(γ1-γ2)]
Этот сигнал подается на второй дополнительный вход первого дифференциального усилителя 8. Таким образом, осуществляется коррозия аддитивной погрешности. Выходной сигнал устройства снимается с выхода усилителя 8.The constant voltage from branches 2 and 3, reacting only to influencing factors that change the ohmic resistance of the branches, is allocated by low-pass filters 12 and 13, amplified by the second differential amplifier 15. Since the nature of the change in inductance and the total resistance of branches 2 and 3 under the influence of temperature coincides with a change in the ohmic resistance of these branches, the gain of the differential amplifier 15 is selected so that the signal at its output is equal to
U o0 = -U pit × K g × α 1 [(γ 1 -γ 2 )]
This signal is supplied to the second additional input of the first differential amplifier 8. Thus, the additive error is corroded. The output signal of the device is removed from the output of the amplifier 8.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132160A RU2194242C2 (en) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Device for building output signal of inductive differential measurement transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132160A RU2194242C2 (en) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Device for building output signal of inductive differential measurement transducer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2194242C2 true RU2194242C2 (en) | 2002-12-10 |
| RU2000132160A RU2000132160A (en) | 2002-12-10 |
Family
ID=20243788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000132160A RU2194242C2 (en) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Device for building output signal of inductive differential measurement transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194242C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452917C1 (en) * | 2010-09-23 | 2012-06-10 | Учреждение Российской академии наук Институт спектроскопии РАН | Inductive measuring transducer |
| RU2502949C1 (en) * | 2012-08-07 | 2013-12-27 | Владимир Кириллович Куролес | Differential inductive motion meter |
| RU2515216C1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Device to generate output signal of inductive differential measuring converter |
| RU2665219C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-08-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Differential measuring transducer |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2381285B3 (en) * | 1977-02-22 | 1980-12-05 | Fischer & Porter Co | |
| DE3512529A1 (en) * | 1985-04-06 | 1985-11-07 | Schoppe & Faeser Gmbh, 4950 Minden | Differential pressure transducer with measures for compensating the influences of variable noise quantities |
| GB2248503A (en) * | 1989-08-09 | 1992-04-08 | Kollmorgen Corp | Position sensor |
| RU2065591C1 (en) * | 1994-10-31 | 1996-08-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Модем-095" | Measuring transducer |
-
2000
- 2000-12-21 RU RU2000132160A patent/RU2194242C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2381285B3 (en) * | 1977-02-22 | 1980-12-05 | Fischer & Porter Co | |
| DE3512529A1 (en) * | 1985-04-06 | 1985-11-07 | Schoppe & Faeser Gmbh, 4950 Minden | Differential pressure transducer with measures for compensating the influences of variable noise quantities |
| GB2248503A (en) * | 1989-08-09 | 1992-04-08 | Kollmorgen Corp | Position sensor |
| RU2065591C1 (en) * | 1994-10-31 | 1996-08-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Модем-095" | Measuring transducer |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452917C1 (en) * | 2010-09-23 | 2012-06-10 | Учреждение Российской академии наук Институт спектроскопии РАН | Inductive measuring transducer |
| RU2502949C1 (en) * | 2012-08-07 | 2013-12-27 | Владимир Кириллович Куролес | Differential inductive motion meter |
| RU2515216C1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Device to generate output signal of inductive differential measuring converter |
| RU2665219C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-08-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Differential measuring transducer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4160204A (en) | Non-contact distance measurement system | |
| Pillinger et al. | Electronic ac mutual inductance bridge for measuring small susceptibilities at low temperatures | |
| US3603873A (en) | Conductivity sensor | |
| EP0733201B1 (en) | System for measuring properties of materials | |
| Crescini et al. | Application of an FFT-based algorithm to signal processing of LVDT position sensors | |
| CN114720744A (en) | Multi-range voltage sensor | |
| RU2194242C2 (en) | Device for building output signal of inductive differential measurement transducer | |
| Chattopadhyay et al. | Modification of the Maxwell–Wien bridge for accurate measurement of a process variable by an inductive transducer | |
| US3464002A (en) | Low q test coils for magnetic field sensing | |
| US2610230A (en) | Integrator and hysteresis loop tracer | |
| Morse | A computer controlled apparatus for measuring AC properties of materials over the frequency range 10-5 to 105 Hz | |
| RU2215985C2 (en) | Method of compensation for temperature error of inductive primary converter | |
| CN103901368A (en) | Magnetic parameter measuring device for magnetic material | |
| Barlow | The design of semi-conductor wattmeters for power-frequency and audio-frequency applications | |
| RU2675405C1 (en) | Method of indirect measurement by means of the differential sensor and device for its implementation | |
| RU2224979C2 (en) | Former of output signal of inductive differential instrument transducer | |
| RU2184369C1 (en) | Device for measuring air humidity | |
| Broersma | Inductance apparatus for diamagnetic measurements | |
| CN118624975B (en) | AC quantum power verification device and method | |
| Murgatroyd et al. | A sensitive differential thermometer | |
| SU862063A1 (en) | Method and device for measuring resistance of thin conductive coatings | |
| US3452274A (en) | Apparatus for measuring loss characteristics of dielectric test specimens including an electrical bridge with sine to square wave conversion means and integration means | |
| RU2310813C2 (en) | Inductive displacement converter | |
| RU2365909C2 (en) | Saline tester | |
| Wiegand et al. | A 60-cycle hysteresis loop tracer for small samples of low-permeability material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121222 |
|
| BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191222 |