Преобразователь для измерения линейных перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B17/00 

Изобретение относится к средствам для измерения малых линейных перемещений и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, например в координатных измерительных ма- и станках с программным управлением.

Целью изобретения является повышение чувствительности и помехоустойчивости измерения за счет введения третьего звуко- провода и размещения второго звукопрово- да между первым и третьим.

На чертеже приведен преобразователь для из.мерения линейных пере.мещений.

Преобразователь для из.мерения линейных перемещений содержит основание 1, генератор 2 высокочастотных электрических ко- .чебаний, фазометр 3, регистрирующий блок 4 упруго поджатые один к другому первый зву- копровод 5 и второй звукопровод 6, на обращенных одна к другой рабочих поверхностях 7 и 8 которых нанесено по од- но.му встречно-п1тыревому преобразователю (ВШП) 9(10), поглотителю 11(12) и износостойкой полоске 13(14). Первый звукопровод 5 жестко закреплен на основании 1, ВШП 9 первого звукопровода 5 подключен к генератору 2, ВШП второго звукопровода 6 - к одному из входов фазометра 3, выход фазометра подключен к регистрирующему блоку 4. Кроме того, устройство содержит третий звукопровод 15 с ВШП 16, поглотителем 17 и износостойкой полоской 18, нанесенными на его рабочую поверхность 19, упруго поджатую ко второй рабочей поверхности 20 второго звукопровода 6, на которой нанесены дополнительный ВШП 21, дополнительный поглотитель 22 и дополнительная износостойкая полоска 23, причем ВШП 16 третьего звукопровода 15 подключен к генератору 2, а дополнительный ВШП 21 второго звуконро- вода 6 подключен ко второму входу фазометра 3.

Кроме того, преобразовате;1Ь для измерения линейных перемещений содержит винты 24, ввернутые одновременно в первый и третий звукопроводы для создания устойчивого зазора между ни.ми.

Преобразователь для измерения линейных перемеп1.ений работает следующим образом.

От генератора 2 высокочастотные электрические колебания поступают на ВШП 9 первого звукопровода 5, расположенный на его рабочей поверхности 7, и на ВШП 16 третьего звукопровода 15, размещенный на его рабочей поверхности 19. Посредством высокочастотных электрических колебаний на рабочих поверхностях 7 и 19 первого и третьего звукопроводов 5 и 15 возбуждаются поверхностные акустические волны (ПАВ). Силовые линии электрического поля, сопро- вождаюп1ие эти ПАВ, через возду1нный зазор переходят во второй звукопровод 6 и воз

5

0

5

D

5

0

5

0

5

буждают в нем ПАВ той же длины. Эти ПАВ посредством ВШП 10 и дополнительного ВШП 21, закрепленных на рабочей поверхности 8 и на второй рабочей поверхности 20 второго звукопровода 6, преобразуются в электрические колебания и подаются на входы фазо.метра 3, а с выхода фазометра 3 - на регистрирующий блок 4.

В исходном положении расстояния .между ВШП 16, ВШП 21 и между ВШП 9 и 10 устанавливаются равными. При этом упругие колебания, возбуждаемые в рабочих поверхностях 8 и 20 второго звукопровода 6, имеют одинаковую фазу, а выходной сигнал фазометра 3, пропорциональный разности этих фаз, равен нулю.

В процессе измерения второй звукопровод 6 перемещается относительно жестко соединенных с основанием 1 звукопроводов 5 и 15. При этом одни из обращенных один к другому ВШП, например ВШП )6 и ВШП 21, приближаются один к другому, а одновременно с этим вторые обращенные один к другому ВШП 9 и 10 удаляются один-от другого, что приводит к разности фаз ПАВ, распространяющихся в противоположно лежащих рабочих плоскостях 8 и 20 второго звукопровода 6. Эта разность посредство.м фазометра 3 преобразу- .ется в аналоговый электрический сигнал, пропорциональный разности фаз и, соответственно, величине перемещения звукопровода 6 относительно первого и третьего звукопроводов 5 и 15, что дает возможность замерять величину такого перемещения. Од- новре.менно поглотитель 11 первого звукопровода 5, поглотитель 17 третьего звукопровода 15, поглотитель 12 второго звукопровода 6 и его же дополнительный по- глотите;1ь 20 препятствуют рассеиванию ПАВ, а наличие винтов 24 способствует поддержанию постоянного зазора .между пер- вы.м и третьим звукопровода.ми 5 и 15. Износостойкие полоски 13 и 14 исключают возможность взаимного контакта рабочих поверхностей 7 и 8, а износостойкие полоски 18 и 23 исключают возможность контакта рабочих поверхностей 19 и 20.

Из.менения температуры окружающей среды вызывают из.менения температуры звукопроводов 5, 6 и 15, в результате чего изменяется скорость распространения ПАВ и расстояния между ВШП 9, 10, 16 и 21. Эти изменения обусловливают изменения фаз ПАВ, распространяющихся в противолежащих рабочих плоскостях 8 и 20 звукопровода 6 относительно фаз ПАВ в звуко- проводах 5 и 15. Вследствие этого разность фаз ПАВ и выходной сигнал фазометра 3 при изменении температуры остаются постоянными, следовательно, из.менение те.мпературы не отражается на точности измерений.

- Формула изобретения Преобразователь для измерения линейных перемещений, содержащий основание, генератор высокочастотных электрических колебаний, фазометр, регистрирующий блок и упруго поджатые друг к другу первый и второй звукопроводы, на обращенных одна к другой рабочих поверхностях которых нанесены по одному встречно-щтыревому преобразователю (ВШП), поглотителю и износостойкой полоске, первый звукопровод жестко закреплен на основании, ВШП первого зву- копровода подключен к генератору, ВШП второго звукопровода - к одному из входов

фазометра, выход фазометра подключен к регистрирующему блоку, отличающийся тем. что, с целью повыщения помехоустойчивости и чувствительности, он снабжен тре- тьим звукопроводом с ВШП, поглотителем и износостойкой полоской, нанесенными на его рабочую поверхность, упруго поджатыми к второй рабочей поверхности второго звукопровода, на которой нанесены дополнительные ВШП, поглотитель и износостой- кая полоска, причем ВШП третьего звукопровода подключен к генератору, а дополнительный ВШП второго звукопровода подключен к второму входу фазометра.

И;и)бретение относится к сре.тствам ;i iH из.мерення ма.1ы iiepeMeHiemui и может 6ы п liciio. 1ь::()ванс) в снстема.х автоматического унрав.1ении и контроля, нанример в коордннатны.х нзмерите/изных .viaiHUHax н станках с нрограммным управлением. Це- и:ик )ретения яв.тяется повышение чувст- вите.чьности н номехоустоичигюсти измер е- ния за счет ввелення третьего звуконрово- да и размещения второг О звуконровода меж;iy нервым и третьим звх конроводами. При подаче высокочастотных .1ектрических коле байт от генератора на встречно-1иг1 1ревые нреобразовате, 1и (ВШИ), ycTaiioB.ieHiibie на нервом и третьем звукопров1)дах, на рабочнх новерхностях нос.чедних возникают iioiiopx ностные акуетнческие во.шы (П.ЛВ). t.H.io libic линии э. 1ектрнческого ио.чя. с()П| )овож- дающие эти 1ЛВ. |)збуж.1а1от П.ЛВ иа втором звуконроводе. П.4В преобразуются при иомоищ ВШП в алектрнческие ко.кч кпшя и но.таются на вход ({тазометра. а O-ITX.U; па регистрируюи1И1 б. кж. При отсутствии нере- мещенн второго звч конрово.и) разность ф., равна ну, 1ю. При нояв.амшн его нероме- шеинй ВШП одних из обращенных .ipyr к другу рабочих iKTOCKOCTeii сб. шжаются между co6oii, а других уда.чяются от .ipyi a. Это приводит к сдвшл фаз проиорциоиа. 1Ь- но величине иеремешеиия, что li исио. 1ь- зуетея для ее регистрации. 1 и.ч. (Л ОС ел Ю о со