Устройство для измерения перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B13/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при индикации положения элементов гидротехнических сооружений, частей химических и атомных реакторов, механизмов и устройств подводного строительства и промысла, которые периодически устанавлива1ртся из некоторого центрального положения в периферийные и обратно. Известно устройство для измгерения преимущественно в положений на плоскости, в т.ч. трех на оси устрой ства: центрального и двух отстоящих от него на расстоянии 1 и п групп положений по четыре в группе на расстоянии П от оси устройства, где I номер группы, симметричных оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируемое положение, содержащее установленные в контролируемых положениях и в ряды симметрично оси устройства датчики сопло-сопло и расположенный между соплами датчиков подвижный экран, выполненный в виде симметричной относительно оси устройства пластины, передняя торцовая грань которого перпендикулярна к оси устройства, а боковые грани параллельны ей и имеют длину не менее суммы расстояния между двумя контролируемыми положениями на прямой, . параллельной оси устройства D J. 8 известном устройстве при измерении перемещения тела у определенного контролируемого положения на плоскости полезная информация о положении тела поступает только от части датчиков сопло-сопло, установленных в контролируемых положениях и в рядах у стройства, а выход.ные сигналы от другой чactи датчиков во время измерения не дают информации о положении тела. Так, для измерения перемещения в 4п+3,контролируемых положениях в устройстве должны быть установлены Ц+3 датчиков сопло-сопло в контролируемых положениях и п датчиков. г J I Il rt f, Kl Til /- . I расположенных рядами no четыре nepiie дикулярно к оси ycrpoftttBiai

ренйи перемещения тела у определенного контролируемого положения полезная информация поступает от датчика, установленного в контролируемом положении и только от двух соответствующих датчиков сопло-сопло из со- ; ответствующих ряда, а остальные датруемым положением и контролируемым положением из 1-ой группы, измеренное вдоль оси устройства, расстоя55 иия между ближайшими рабймими гра нями соседних окон равны о(, расстояния .между рабочиии. граня ми окон, ближайших к оси устройства и перичики сопло-сопло в рядах в это время полезной информации не дают, что требует большого расхода рабочей жидкости на питание датчиков сопло-сопло, расположенных рядами. Цель изобретения - снижение рас хода рабочей жидкости. Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения перемещений преимущественно в З+n положений на плоскости, в т.ч. трех на оси устройства: центрального и двух отстоящих от него на расстоянии 1 и п групп положений по четыре в группе на расстоянии 11 от оси устройства, где i номер группы, симметричных оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируемое положение, содержащем установленные в контролируемых положениях и в ряд симметрично оси устройства датчики сопло-сопло и расположенный между соплами датчиков подвижный экран, выполненный в виде симметричной относительно оси устройства пластины, передняя торцовая грань которого перпендикулярна к оси устройства, а боковые грани параллельны ей и имеют длину не менее суммы расстояния между крайними контролируемыми положениями на оси и наибольшего расстояния между двумя контролируемыми положениями на прямой, параллельной оси устройства, установленные в ряд два датчика отстоят друг от друга на расстоянии не менее диаметра d сопел в датчиках, а в экране симметрично и параллельно оси устройства выполнены пары прямоугольных окон шириной не менее d/2 с чередующимися внутренними и наружными боковыми рабочими гранями, два из которых, ближайшие к оси устройства и взаимодействующие с датчиками, расположенными на ней, выполнены длиной не менее 2(l4d), с внутренними боковыми рабочими гранями,, а периферийные окна , взаимодейстэующие с пазами датчиков групп датчиков, выполнены дли----- . ,. - . . ,,.. - ... ,, ной не «менве ), m. расстояние между цектралч ный контролиферийных окон равны расстояниям If, а измеренные вдоль оси устройства расстояния от середины каждой бо новой рабочей грани до передней тор цовой грани экрана равны расстоянию от центрального контролируемого положения до установленных в ряд датчиков. В экране выгюлнены две пары дополнительных прямоугольных окон с рабочими боковыми .гранями, обращенными друг к другу для датчиков, рас положенных на перпендикуляре к оси устройства, проходящем через Центральное контролируемое положение. В предлагаемом устройстве каждое контролируемое положение опреде ляется по совокупности сигналов в двух датчиках сопло-сопло, образу ющих единственный ряд, и в датчике сопло-сопло, установленном з соот ветствующем контролируемом положени . При достижении контролируемого положения на оси устройства передней торцовой гранью экрана в датчике сопло-сопло, установленном в этом контролируемся положении, и в датчиках сопло-сопло, установленных в ряду, значения выходных сигналов составляют 0,5 максимального значения,Л г При достижений любого контролиру емого положений и установленного в нем датчика сопло-сопло из групп той же передней торцовой гранью соответствуедая пара дополнительных окон смещается относительно оси уст ройства таким образом, что дополнительные параллельные оси устройства боковые ближние между собой рабочие грани достигают проходных сечений датчиков сопло-сопло,, расположенных в ряду. Сигнал от датчика сопп сопло, установленного в контролируемом положении и сигнал от двух датчиков, установленных в ряду; образуют достаточную для однозначно характеристики данного контролируемого положения совокупность сигналов, равных примерно по 0,5. На фиг, 1 показаны экран и нижня устройства, вид сверху, при соотношении размеров , Ц , на фиг. 2 - то же, при д|:Уугам соотношении размеров. Устройство для измерения перемещений, предназначенное дпя контроля положений 1-13, содержит датчики 14-28 сопло-сопло, причем датчики установлены в контролируемых положениях, а датчики 27 и 28 установлены симметрично оси 29 устройства и образуют единственный ряд 30, экран 31 с передней торцовой гранью 32 и окнами с парами рабочих граней (рабочие грани на фиг.1 и 2 подщтрихованы ).. Напорные сопла датчиков установлены в плите 5 устройства для измерения перемещений. На оси 29 устройства на расстоянии 1 от центрального контролируемого полсякения 1 находятся контролируемые положе,ния 2 и В. Через центральное контролируемое положение 1 проходит nei5пендикуляр 55 к оси 29, на котором, находятся контролируемые положения 5,11 Остальные контролируемые положения 3 7 9, 13 с координатами Ц и т- и , 6, 10, 12 с координатами 1 и т 2 расположены группами по четыре симметрично оси 29 устройства и перпендикуляру 55. Через : контролируемые положения перпендикулярно к плоскости чертежа проходят оси датчиков lt-26 соплосопло. Ряд 30 с датчиками 27 и 28 сопло-сопло перпендикулярен к оси 29 устройства, расстояние между перпендикулярными к плоскости чертежа осями датчиков 27, 28 равно а. Датчики 23 и 25 расположены на оси 5б датчики 22 и 26 - на оси 57, датчики 16 и 20 - на оси 58, а датчики 17 и 19 на оси 59. В экране 3 с перпендикулярной к оси устройства передней торцовой гранью 32 выполнены парами прямоугольные окна с параллельными оси 29 боковыми рабочи|«1 гранями . поочередно внутренними и наружными. Окна 33 и 3, расположенные ближе других к оси 29 устройства, взаимодействуют с датчиками Н, 15 и 21, расположенными на оси 29, внутренними боковыми гранями 7. Датчики 16 и 20 взаимодействуют с граня «1 51 периферийных окон (1 и А2, датчики 17 и 19 с гранями 52 периферийных окон и . Датчик 18, f расположенный на перпендикуляре 55 к оси 29 устройства, вэаимодейств уёт с граняг) 53 дополнительных окон 5 и . Аналогичным образо симметричные относительно оси 29 перечисленным датчиком датчики 26 и 22 взаимодействуют с гранями ЦВ периферийных окон 35 и 36, датчики 25 и 23 - с гранями 9 периферийных окон 37 и 38, датчики 24 - с гранями 50 дополнительных окон 39 и 0. Расстояние между ближайшими рабочими гранями 7-53 соседних окон равны а. Расстояния между рабочими гранями 47, ближайших к оси устройства окон 33 и 34, и рабочими гранями 48-50 периферийных окон равны Ц, т,е„ расстояниям от оси 49 устройства до групп датчиков 16-20, 20-26, где i - номер группы, а именно 1-3. Измеренное вдоль оси 29 устройства расстояние от перпендикуляра 60 к оси 29, проходящего через середины каждой боковой рабочей гра-( ни до передней торцовой грани 32 экрана 31, равно расстоянию от центрального контролируемого положения 1 до установленных в ряд 30 двух датчиков 27. и 28. Установленные в ряд 30 датчики 27 и 28 отстоят друг от друга на расстоянии не менее диаметра d сопел в датчиках 14-28. Длина пары окон 33 и 34, ближайших к оси 29, не менее 2(l+d). Длина периферийных окон и 41-44 не менее 2(т -ki), где - расстояние между центральным контролируемым положением 1 и контролируемым положением I группы, измеренное вдол оси устройства. Например, длины окон 37 и 38 и 43 и 44 равны по 2(), гдет„- измеренное вдоль оси 29 устройства расстояние между центральным контролируемым положением1 и каждым из положений 4, 6, 10, 12. Длина окон 39) 0, 45 46 не менее диаметра d сопел в датчиках соп ло-сопло. Ширина Ъ каждого окна не менее d/2,. Экран 31 своей задней мастью жест ко закреплен ма теле 6I, перемещение которого измеряется устройством Устройство работает следующим образом. При перемещении тела 61 и экрана 41 рабочие грани взаимодействуют со струями датчиков сопло-сопло, Есл рабочая rp3HV экрана досх«гае|Т, и проходного сечения какого-либо датчика и не касается струи, то в приемном сопле этого датчика максималь ное значение выходного сигнала, которое обозначим 1. При перекрытии проходного сечения сопел напо406Новину выходной сигнал равен приблизительно 0,5. При полном перекрытии проходного сечения датчика выходной сигнал в приемной сопле датчика равен 0. Например, при центральном контролируемом положении тела 61 и экрана 31 (фиг. 1) в датчиках 14, 27, 28 выходные сигналы равны по 0,5, в датчике 21 выходной сигнал равен О, в остальных датчиках устройства выходные сигналы равны по 1, При смещении тела 61, например, в контролируемое положение 13, середина передней торцовой грани 32 экрана 51 достигает этого положения и проходного сечения датчика 2б, боковые рабочие грани 48 достигают проходных сечений датчиков 27, 28, ив датчиках 26-28 выходные сигналы равны по 0,5. При этом в датчике 32 выходной сигнал равен О, а в остальных датчиках сопло-сопло, установленных в контролируемых положениях, выходные сигналы равны по 1. При перемещении тела б1, например, в контролируемое положение 6, середина передней торцовой грани 32 достигает этого положения и проходного сечения датчика 19 боковые рабочие грани 52 достигают проходных сечений датчиков 27,-28, и в датчиках 19 27, 28 выходные сигналы равны по 0,5. В остальных датчиках сопло-сопло, установленных в контролируемом положениях выходные сигналы равны по 1. Все контролируемые положения однозначно определяются соответствующей совокупностью сигналов в датчиках, установленных в контролируемых положениях и в датчиках в ряду, что обеспечивается наличием в экране окон с дополнительными боковыми рабочими гранями и указанным выше соотноше- : нием размеров в устройстве. Поскольку при измерении контролируемых положений со струями датчиков 27.и 28 взаимодействуют только те участки дополнительных рабочих граней, которые удалены от перпендикуляра 60, к .. оси„2Э й .через середины рабочих граней на расстояние, срответствующее данному контролируемому положению и данной паре окон, окна могут иметь форму прямоугольников или многоугольников (фиг. 1 и 2)-,,с внутренними углами в вершинах, равными F/2 или ЗЯУ2,- а зна чеиие диаметра el сопла в датчике сопло-сопло должно удовлетворять УСЛОВИЯМ и d ( V/, где Ц, т - координаты контролируемого положения из -ой гурппы, а

N+1 координаты контролируе™ мого положения из (i+1)-ой группы.

Выполнение в экране окон определенных размеров и определенное их взаимоположение с датчиками позволяет сократить число датчиков в устройстве и тем самым снизить расход рабочей жидкости.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, преимущественно в положений на плоскости, в т.чь трех на оси устройства: центрального и двух отстоящих от него на расстоянии 1 и п групп положений по четыре в группе на расстоянии П от оси устройства, где - номер группы, симметричных оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируемое положение, содержащее устанбйлённые в контролируемых положениях ив ряд симметркчно оси ytTройства датчики сопло-сопло и расположенный между соплами датчиков подвитйиый экран, выполненный е виде симметричной относительно оси устройства пластины, передняя торцовая грань которого перпендикулярна к оси устройства, а боковые грани параллельны ей и имеют длину не менее суммы расстойния между крайними контродируемыми положенидь(и .на оси и, наибольшего расстояния между двумя,, контролируемыми положениями на прямой, параллельной оси устройства, о т л.и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью Снижения расхода рабочей жидкости установленные в ряд два датчика отстоят друг от-друга на расстоя. НИИ, не менее диаметра d сопел в датчиках, а в экране симметрично и параллельно оси устройства выполнены пары прямоугольных окон шириной не менее d/2 с чередующимися внутренними и наружными боковыми рабочими гранями, два из которых, ближайаме к оси устройства и взаимодействующие с датчиками, расположенными на ней, выполнены длиной не менее 2(l+d). с внутренними боковыми рабочими гранями, а периферийные окна, взаимодействующие с пазами датчиков групп датчиков, выполнены длиной менее 2(m:-td)V где m. - расстояние между центральным контролируемым, положением и контролируемым положением из i-ой группы, измер ен: ное вдоль оси устройства, расстояния между ближайшими рабочими гра,нями соседних окон равнь а, расстоя- .а ния между рабочими граня окон, ближайших к оси устройства и периферийных окон равны расстоянию 1| а измеренные вдоль оси устройства расстояния от середины каждой боСО ковой рабочей грани до передней tc торцовой грани экрана равны расстоя4;ib нию от центрального контролируемого, положения до установленных в ряд датчиков. 2. Устройство по п. 1 о т л и Чаю щ ее с я тем, что в экране выпо.янеуь,,две пары дополнительных прямоугольных окон.,с .рабочими боковыми гранямиi обращенными ДРУГ; к другу :для датчиков, расположенных на перпендикуляре к оси устройства, проходящем через центральное контролиру емре положение.

5+

.

12,25

,

57,

/J

11,2.

ь

т

Я

4,/7

и

3,16

и

N

,5,1В 1

42 7,20