Датчик перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B5/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и внутренних деформаций в сыпучих средах, например в формовочной смеси. Известен датчик перемещений, содержащий шток, корпус и два тепзомстрических преобразователя перемещений, один из которых жестко закреплен на щтоке и взаимодействует с упором на корпусе, а другой - жестко закреплен на корпусе и взаимодействует с штоком. Преобразователь, закрепленный на штоке, имеющем штыревую конструкцию, выполнен узкодиапазонным с повышенной за счет этого чувствительностью 1. Недостатками этого датчика являются ни.чкая точность измерений перемещения с.,юев сыпучих сред вследствие плохо 0 сцепления с ними корпуса и штока, а также низкое быстродействие, обусловленное влиянием массы преобразователя, закрепленного на штоке. Наиболее близким к изобретению техническим решением является датчик перемещении, содержащий корпус, закрепленный в нем тензометрический преобразователь перемещения и взаимодействующий с преобразователем полый шток, образующий с корпусом телескопическую пару. Торцы корпуса и штока снабжены пластинами дая увеличения их сцепления с контроли. . , Г91 руемои средой Z. Недостатком этого датчика является малая разрешающая способность, обуслов.ленная ограниченными возможностями преобразователя, который должен быть рассчитан на полный диапазон контролируемых перемещений. Це,1ь изобретения - повышение разрешающей способности датчика. Цеп достигается тем, что датчик пере мещений, содержащий корпус, закрепленный в нем тензометрический преобразователь перемещения и взаимодействующий с преобразователем полый шток, образующий с корпусом телескопическую пару, снабжен вторым тензометрическим преобразователем, закрепленным в корпусе соосно с первым, а щток снабжен толкателем, закрепленным в полости штока с помощью резьбового соединения для регулирования расстояния между толкателем и вторым преобразователем. На чертеже изображен датчик перемещений, продольное сечение. Датчик состоит из стаканообразного корпуса 1 и полого штока 2 с центральным стержнем 3, образующих телескопическую пару. Корпус 1 и шток 3 снабжены торцевыми крышками 4, выполненными в виде пластин увеличенной площади. В полости корпуса 1 закреплен тензометрический преобразователь 5, выполненный в виде балочки 6, с закрепленными на ней тензомётрическим чувствительным элементом 7. Балочка 6 взаимодействует с коническим наконечником 8, связанным с помощью пружины 9 постоянной жесткости и гайки 10 с центральным стержнем 3 штока, имеющим резьбу. На опоре 11 в корпусе 1 соосно с первым преобразователем 5 закреплен второй тензометрический преобразователь 12 с диапазоном преобразования, меньшим, чем у преобразователя 5. В отверстие по центру узкодиапазонного преобразователя 12 свободно проходит стержень 3 щтока. Преобразователь 12 содержит цилиндрический ползун 13, установленный на пружине 14, закрепленную на нем упругую консольную балочку 15 с тензометрически.м чувствительным элементом 16, и цилиндрическую втулку 18 с конической частью, имеющей срез на основании. Консольная балочка 15 снабжена щупом 17, контактирующим с конической поверхностью втулки 18. В полости штока 2 закреплен на резьбе толкатель 19, выпол , внутренним диа равным внутреннему диаметру 13. Резьбовое соединение толкателя 19 штоком 2 позволяет регулировать расстояние между толкателем 19 и ползуном 13 второго узкодиапазонного преобразовате „ ю ля 1/. .Параметры преобразователя 12 выбираются таким образом, что полное изменение выходного сигнала тензометрического чувствительного элемента 16 соответствует величине перемещения, меньшей диапазона преобразователя 5, т.е. преобразователь 12 имеет более высокую чувствительность и разрешающую способность, чем преобразователь 5, но меньщий диапазон измерения. Датчик перемещений работает следующим образом. Перед установкой его, например, в формовочную смесь с помощью регулировочной гайки 10 задают необходимое расстояние между торцевыми крышками 4, а установкой толкателя 19 на определенномрасстоянии от ползуна 13 задают участок измерений с повышенной чувствительностью И разрещающей способностью. Перемещение слоев контролируемой среды чрез крышки 4 передается корпусу 1 и штоку 2, которые вдвигаются один в другой. При этом стержень 3 штока 2 сжимает пружину 9, что вызывает деформацию балочки 6 и изменение сопротивления тензометрического чувствительного элемента 7, по которому судят о полной величине перемещения слоев контролируемой среды. После взаимного перемещения на заданную величину щтока 2 и корпуса 1 толкатель 19, установленный в исходном положении на расстоянии от преобразователя 12, соприкасается с ним и вызывает перемещение ползуна 13 относительно втулки 18. При этом щуп 17 балочки 15, перемещаясь вдоль конической поверхности втулки 18, вызывает деформацию балочки 15, что приводит к изменению сопротивления тензометрического чувствительного элемента 16, по величине которого судят об относительном перемещении контролируемой среды на заданном узком участке характеристики преобразования датчика, смещенном относительно нуля. Необходимая величина этого смещения устанавливается регулировкой толкателя 19 путем закрепления его на соответствующем расстоянии от преобразователя 12. Длина резьбы на

внутренней поверхности штока 2 выбирается такой, что может быть обеспечено «включение преобразователя 12 в любой точке длапазона перемещения штока 2. При перемещении щупа 17 вдоль конической поверхности втулки 18 по срезу на основании конуса обеспечивается плавный сход щупа на цилиндрическую поверхность втулки 18 и возможность возвращения щупа в исходное состояние при обратном ходе ползуна 13.

Возможность регулировки положения толкателя и повышенная разрешающая способность второго (влагочуствительного) преобразователя обеспечивают измерение перемещений контролируемого объема с высокой разрешающей способностью на любом участке характеристики датчика.

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий корпус, закрепленный в нем тензометрический преобразователь перемещения и взаимодействующий с преобразователем полый щток, образующий с корпусом телескопическую пару, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен вторым тензометрическим преобразователем, закрепленным в корпусе соосно с первым, а щток снабжен толкателем, закрепленным в полости штока с помощью резьбового соединения для регулирования расстояния между толкателем и вторым преобразователем. QD 1C а