УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ Российский патент 1997 года по МПК G01B7/00 

Предлагаемое изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров изделий в процессе обработки.

Известно большое число устройств, использующих бесконтактные индуктивные датчики, например, выпускаемые серийно устройства с индуктивными датчиками приближения металлических предметов, в которых использовано свойство снижения добротности колебательного контура, включенного в схему генератора, при приближении к металлической поверхности (например, справочник под редакцией Г. С Самойловича "Ненарушающий контроль металлов и изделий", М. "Машиностроение", 1976 г. стр. 269 или журнал "Электроника", США, N 2, стр. 62, 1976г.)
Недостатком указанных устройств является низкая стабильность измерений, поэтому они находят применение лишь там, где не требуется высокой точности и стабильности срабатывания, например, в бесконтактных путевых выключателях, индикаторах наличия дефектов в металле и т.п.

Известно устройство для измерения расстояния от металлической поверхности до измерительной катушки датчика (А.Л. Дорофеев, А.И. Никитин, А.Л.Рубин "Индукционная толщинометрия", М. "Энергия", 1978 г. стр.145), содержащее последовательно соединенные опорный генератор, индуктивный датчик, включенный в резонансный контур, и блок регистрации.

Это устройство также имеет низкую стабильность измерений вызванную тем, что в качестве опорного генератора использован автогенератор синусоидального напряжения, который по принципу своего действия обладает малой стабильностью амплитуды выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения линейных размеров по авторскому свидетельству N 821911, которое содержит генератор опорного напряжения, индуктивный датчик и блок регистрации, в котором опорный генератор выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов скважности 2, а устройство снабжено блоком реактивных элементов, образующих с индуктивностью датчика резонансный фильтр, настроенный на частоту одной из нечетных гармоник опорного напряжения, первый выход блока подключен к выходу генератора, второй вход подключен к индуктивному датчику, а выход ко входу блока регистрации.

Однако это устройство не пригодно для высокоточных измерений, так как не обладает достаточной для этих целей стабильностью.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение стабильности и точности измерений.

Результат достигается тем, что устройство, содержащее генератор опорного напряжения в виде генератора прямоугольных импульсов скважности 2, индуктивный датчик, блок регистрации и подключенный к генератору блок реактивных элементов, образующих с индуктивностью датчика резонансный фильтр, настроенный на частоту одной из печатных гармоник опорного напряжения, снабжено вторым блоком реактивных элементов, вторым, измерительным или компенсационным, индуктивным датчиком, подключенным к второму блоку реактивных элементов, и сумматором, входами подключенным к выходам блоков реактивных элементов, а выходом к входу блока регистрации, выполненного с фазочувствительным детектором, опорный генератор снабжен дополнительным формирователем двух, прямой и противофазной, импульсных последовательностей скважности 2, а второй блок реактивных элементов входом подключен к противофазному выходу генератора.

Устройство (см. чертежи) содержит генератор 1 прямоугольных импульсов скважности 2, имеющий дополнительно выход А инвертированный (противофазный) выходу А, блок 2 реактивных элементов, подключенный к выходу А генератора, индуктивный датчик 3, подключенный ко входу блока 2 реактивных элементов, блок 5 реактивных элементов (идентичный блоку 2), подключенный к выходу А генератора, второй индуктивный датчик 6, подключенный ко входу блока 5, сумматор 7, подключенный входами к блокам 2 и 5 реактивных элементов, а выходом подключенный к блоку 4 регистрации измерений.

Устройство работает следующим образом.

При включении генератор 1 генерирует переменное напряжение прямоугольных импульсов скважности 2, частота первой гармоники которого определяется собственной частотой кварцевого резонатора.

Напряжение этого генератора с противофазных выходов: А и А прямого и инвертированного, подается на блоки 2 и 5 реактивных элементов, которые с индуктивностями датчиков 3 и 5 реактивных элементов образуют резонансные контуры, настроенные на частоту одной из нечетных гармоник опорного напряжения.

При этом сумматор 7 отрегулирован таким образом, что его выходное напряжение равно нулю.

При поднесении одного из датчиков к металлической поверхности измеряемой детали происходит как изменение индуктивности, приводящее к изменению частоты настройки соответствующего фильтра, так и снижение добротности фильтра из-за потерь в металле.

Оба эти фактора приводят к изменению напряжения на сумматоре, которое регистрируется с помощью блока 4 регистрации, в последней после введения в устройство указанных дополнительных признаков оказывается возможным использование эффективно действующего фазочувствительного детектора.

При работе устройства построение дестабилизирующиго воздействия, например, изменение температуры в зоне контроля, в равной степени изменяет параметры датчиков и не вызывает дополнительных погрешностей при измерении.

Предложенное устройство сохраняет все положительные качества устройства прототипа, кроме того введение дополнительных отличительных признаков обеспечивает значительный сверхсуммарный положительный эффект. Это не только в 10-20 раз улучшает точностные характеристики, но и делает его универсальным, существенно расширяя область применения, наряду с узкоспециализированной, какой является контроль размеров изделий при шлифовке. При этом появляется возможность использования в нем целой гаммы индуктивных, дефференциальных или компенсационных, а также емкостных датчиков, последние могут входит в состав блоков реактивных элементов.

Устройство может использоваться как в прецизионных электронных микрометрах (для чего оно первоначально предназначалось), так и в металлоискателях, измерителях толщины покрытий, системах охранной и противопожарной сигнализации и т.п.

Использование относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров изделий в процессе обработки. Техническим результатом использования изобретения является повышение стабильности и точности измерений. Технический результат достигается тем, что устройство содержит генератор опорного напряжения, индуктивный датчик и блок регистрации, где опорный генератор выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов скважности 2, устройство содержит также блок реактивных элементов, образующих с индуктивностью датчика резонансный фильтр, настроенный на частоту одной из нечетных гармоник опорного напряжения. В устройстве генератор прямоугольных импульсов скважности 2 содержит дополнительный противофазный выход или (и) генератор дополнительно содержит формирователь двух, прямой и инвертированной, импульсных последовательностей скважности 2, устройство содержит также второй блок реактивных элементов, второй измерительный или компенсационный индуктивный датчик и сумматор, блок регистрации выполнен с фазочувствительным детектором, что позволяет при суммарном методе обработки оценивать сдвиг фаз результирующего сигнала. 1 ил.

Устройство для измерения линейных размеров изделий, содержащее генератор опорного напряжения в виде генератора прямоугольных импульсов скважности 2, индуктивный датчик, блок регистрации и подключенный к генератору блок реактивных элементов, образующих с индуктивностью датчика резонансный фильтр, настроенный на частоту одной из нечетных гармоник опорного напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено вторым блоком реактивных элементов, вторым измерительным или компенсационным индуктивным датчиком, подключенным к второму блоку реактивных элементов, и сумматором, входами подключенным к выходам блоков реактивных элементов, а выходом к входу блока регистрации, выполненного с фазочувствительным детектором, опорный генератор снабжен дополнительным формирователем двух прямой и противофазной импульсных последовательностей скважности 2, а второй блок реактивных элементов, входом подключен к противофазному выходу генератора.