Проволочный датчик сопротивления Советский патент 1960 года по МПК G01B7/16 G01N27/02 

Изобретение относится к проволочным датчикам, например, для измерения малых изменений линейных размеров.

Существующие методы измерения малых изменении линейных размеров в ряде случаен, как-то: при проверке эксцентричности валов мащин и механизмов, при магнитострикционных измерениях, в дилатометрии и т. д., не удовлетворяют как по точности, так и по ч Вствнтельностн. Нанболее часто применяемые проволочные датчики, наклеиваемые на иснытуемый образец, хотя и позволяют иолучить нужную чувствителоность, однако являются элемента.ми разового действия и не могут обеспечить высокую точность измерения. Вследствие того, что датчики наклеиваются на исиытуемые образцы и снять их после измерения не представляется воз.можным, то для измерения на разных образцах необ.чодимо брать разные датчики. По своим характеристикам разные датчики отличаются между собой. Поэтому получать повторные измерения с высокой точностью не возможно.

В описываемом датчике для возможности производства многократных измерений одной и той же деформации применены два изоляционных цилиндра, скрепленные с корпусом датчика и разделенные диафрагмой из двух пластин, на каждой из которых помещается общая с ирилогающим к ней цилиндром проволочная обмотка, а диафрагма нрисоедчнена с по.мощью полой металлической трубки к испытуемому образцу, другой конец которого прикреплен к кориусу датчика.

На фиг. 1 изображен продольный разрез датчика; на фиг. 2 - часть изоляционного цилиндра с обмоткой.

Цилиндры } и 2 н пластины 3 к 4 изготовлены из изоляционного материала: цилиндр / и пластина 3 намотаны константановой проволокой 5 (диаметром 25 мк), уложенной в сорока пазах 6, имеющихся па наЛ 129041

ружной поверхности цилиндра 1 и пластины 5. Константановая проволока 5 под riai roM-Ha litbiBaeTCH одновременно на цилиндр 1 и пластину 3 так, чтобы между 1фми не. было зазора.

Об,е пластины S и 4 |1|)й сборке скрепляются между собой жестко винтами и составляют общую диафрагму 3-4, связанную, в свою очередь, с цилиндрами 1 и 2 константановой нроволокой 5 и 7. Цилиндр 2 закрепляется винтайй к регулировочной гайке 8, навернутой на резьбовую втулку 9. Цилиндр 1 крепится к резьбовой втулке 10 с помощью гайки //. Дифферепциальная гайка 12 механически связана с цилиндром 2 через резьбовую втулку Рис корпусом датчика через резьбовую втулку 13. Диффереициальная гайка 14 связана с цилиндром / через 1зезьбовую втулку /О и с корпусом датчика через резьбовую втулку 13. Соотношение шагов резьб втулок 9 и 13 выбрано так, что при повороге дифференциальной гайки 12 на 360 цилиндр 2 смешается относительно диафрагмы 3-4 на 5 лг/с.

Аналогичное соотношение шагов резьб втулок W и 13 обеспечивает удаление цилиидра 1 от диафрагмы 3-4 на 5 мк при повороте дифф .:ренциальиой гайки 14 на один оборот. Диафраг.ма с иомошью иустотс ЮЙ трубки 15 связывается с одним из концов испытуемого образца. Другой коиец испытуемого образца связывается через цромежуточную деталь (трубку, столик и т. д.) с корпусом датчика 16. Для приведепич датчика в рабочее положение поворотом диффереициальных гаек 14 и 12 оттягиваются цилиндры 1 и 2 от диафраг.мы. При этом между диафрагмой 3-4 и цилиндрами / и 2 образовываются зазоры порядка 0,1 м.ч каждый.

При изменеиии размеров испытуемого образца из-за каких-либо причин (нагрев образца, магнитострикционных явлений и т. д.) вследствие того, что один из концов образца связан с корпусом 16 датчика (через трубку, столик и т. п.), другой конец испытуемого образца, связанный с пустотелой трубкой 15, преодолевая упругое сопротивление проволок 5 и 7, переместит диафрагму 3-4 отиосительно цилиндров .1 и 2.

При удлинении испытуемого образца константановая проволока 5, намотанная на цилиндр / и пластину 5, будет подвергаться дальнейшему растяжению, в то время как константановая проволока 7 будет испытывать ослабление предварительного натяга. Соответствующим образом будет изменяться и сопротивление электрическому току константановых проволок 5 и 7.

При укорочении испытуемого образца сопротивление константаиовой проволоки 5 у.меньшается, а проволоки 7-увеличивается. Для иредохранения константановой ироволоки 5 и 7 от механических повреждений предусмотрен ориентир 17, который двухсторонними конусными зажимами 18 и 19 закрепляет диафрагму 3-4 в нейтральное положение.

Чашка 19 механически связана с диафрагмой 3-4 и предназначается для образцовых гирь при периодической проверке чувствительности проволочного датчика.

Предлагаемый проволочный датчик сопротивления предназначен для работы в мостовой схеме, где проволоки 5 и 7 включаются в два соседних плеча одной и той же ветви моста. В этом случае погрешность измерения предлагаемым проволочным датчиком сопротивления не зависит от температуры окружающей среды. Чувствительность измерений перемещений, которую можно получить предлагаемым датчиком, зависит от чувствительности мостовой схемы, в которую он включен.

Зазор между цилиндрами 1 и 2 п диафрагмой 3-4 может быть установлен путем натяга константановой проволоки 5 и 7 не более 0,1 мм. Это ограничивает диапазон измеряе.ых перемещений от 0.01 до 100 мк.

Для значительного расширения диапазона измеряемых пере.мещеилй в предлагаемом проволочном датчике сопротивления применена специальная гайка 20, имеющая в обе стороны от середины резьбу с разными шагами. Соответствующие резьбы нарезаны и на деталях 21 и 22. Таким образом, при повороте гайки 20 на один оборот пустотелая трубка /5 сместит диафрагму 3-4 на величину, равную разности шагов обеих резьб гайки 20.

В процессе работы смещение диафрагмы 3-4 под влиянием магцмтострикционных, температурных или других явлений может периодически компенсироваться поворотом гайки 20. Это позволяет зпачительно расширить диапазон измеряемых перемещений до нескольких миллиметров.

Для того чтобы не было люфтов, в гайке 20 устанавливается резьбовая шпонка, которая с полющью винтов 23 фиксирует детали 21 п 22 относительно друг друга.

Предмет изобретения

Проволочный датчик сопротивления с двумя обмотками, зк.чючаемыми в мостовую схему, отличающийся тем, что, с це.чью возможности производства многократных измерений одной и той же деформации, в нем применены два изоляционных цилиндра, скрепленные с корпусом датчика и разделенные диафрагмой из двух пластин, на каждой из которых помещена общая с прилегающим к ней цилиндром проволочная обмотка, а диафрагма присоединена с помощью полой металлической трубки к испытуемому образцу, другой конец которого прикреплен к корпусу датчика.

- 3 -Л 129041