[发明专利]用于差动变压器故障检测及其信号处理的方法和装置有效

专利信息
申请号: 02126399.X 申请日: 2002-05-21
公开(公告)号: CN1395080A 公开(公告)日: 2003-02-05
发明(设计)人: 坪井雅士 申请(专利权)人: 三丰株式会社
主分类号: G01B7/16 分类号: G01B7/16
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 代理人: 王志森,黄小临
地址: 日本神*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 差动 变压器 故障 检测 及其 信号 处理 方法 装置
【说明书】:

                          技术领域

发明涉及一种用于由电测微计(micrometer)之类使用的检测差动变压器(differential trasformer)故障的方法和装置。

本发明还涉及一种用于从差动变压器获取测量信号的差动变压器信号处理方法和装置。特别是,本发明涉及适用于当结合例如电测微计这样的小位移测量仪器联机(inline)使用时的差动变压器的信号处理方法和装置。

                          背景技术

作为一种测量被测量对象的位移的测量装置,图11表示一个用于进行联机多点测量的电测微计。

在图11中,数字10表示一个包括一个差动变压器的电测微计,数字12表示一个测量单元,数字12A表示偏移(offset)和增益调节控制附件。另外,数字14表示一个内置的单元盒。数字14A表示一个选择器,数字14B表示一个检验仪器,数字16表示一台个人计算机(PC)。

如图12中详细所示,在电测微计10中,构成探针20一部分的导杆22的移动被传输到铁心26。传感线圈28和30相对铁心26的机械中心位置(叫做中点)对称放置,并串联起来构成一个差动变压器。电测微计根据由于铁心26的位置变化而产生的传感线圈28和30的阻抗变化来检测导杆22的移动。也就是说,当一个电压从外部的振荡器32施加到传感线圈28和30之上时,电测微计10根据由于铁心26位置的变化导致传感线圈28和30上产生如图13中所示的电压E1和E2的差(E1-E2)的变化,来探测导杆22的移动。

具体地说,如图14所示,波形如振荡器32产生的正弦波的驱动信号通过变压器40加于传感线圈28和30之上。一个放大器46放大在传感线圈28和30中点的输出以及可变电阻(叫做控制附件)42的输出,来进行零调节(偏移校正)。放大器46的输出通过一个量程调节(增益校正)控制附件48和一个用于去除偏移的电容50,输入到同步整流器52中,该整流器52然后与由振荡器32输出的驱动信号同步地对输入进行半波或全波整流。接着,同步整流器52的输出经过一个滤波器54进行平滑,然后经过滤波器54输出的模拟信号被模拟-数字(A/D)转换开关56转换成数字信号。然后,该数字信号以数字的形式显示在如液晶显示器(LCD)的显示器56上。在图14中,数字44表示一个电阻器。然而,在使用这样的差动变压器的电测微计中,传感信号在探针20(铁心26)的机械中点处变为零,这样就很难在由于诸如线路断开等问题造成的故障和在中点的正常信号之间进行辩别;这是一个问题。

另外,为了进行高精度的测量,振荡器32的频率稳定性和振荡稳定性,以及放大器46的放大稳定性需很高,而且偏移需很小。

然而,和振荡器32结合使用以产生驱动传感线圈28和30的正弦波的线圈和电容器的部件精度是不够的。另外,在装配和校准的时候,需要用微调控制附件对振荡器的频率和幅度进行调节,而且,振荡器的频率和电压也很容易容易受到温度变化的影响。另一方面,高精度的部件比较昂贵,而且仍然有很难提高稳定性的问题。

如图15所示,利用控制附件42进行偏移校正,以设置原点和调节零点的。周期作业的,如图16所示,利用控制附件48进行增益校正,以调节测量的量程。但是,控制附件42和48两者相互影响,这使调节变得困难。由于使用控制附件,就很容易受到温度变化和长期缓慢变化的影响。另外,由于控制附件需要占用空间,装置的小型化等就成了问题。

特别是,为结合利用电测微计联机进行多点测量,对于每个探针进行人工偏移校正和人工增益校正是几乎不可能的。

另外,在使用同步整流器52的同步探测系统中,为了适应各种类型的探针和不同信号线长度,在探针的输入和输出信号中产生了相位移。图17A示出了取决于不同探针类型的相位变化,图17B示出了由于线长度差异而产生的相位变化。因此,由于在探针的输入和输出信号中产生的相位移,不能很好地进行同步整流,而且,可取得如图17C的上半部分所示的波形。

当A/D转换开关56将一个模拟信号转换为数字信号时,除非插入具有很大的时间常数滤波器,否则,就很难抑制如图18和19所示的显示闪烁,并且还妨碍提高响应速度。除了进行简单的显示之外,这就导致结合使用电测微计联机进行自动控制的严重难题。

                            发明内容

本发明意在解决在相关技术中的上述问题。

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