Устройство для измерения перемещений объекта относительно основания Советский патент 1988 года по МПК G01M17/00 G01B7/00 

4

СО

о

со

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано дпя измерения линейных перемещений по трем координатным осям различных элементов конструкций, например, при динамических испытаниях средств транспорта.

Целью изобретения является повьшеК - коэффициент связи первой обмотки 9 возбуждения и измерительной обмотки 7, параллельной основанию (при этом направляющая 1 должна быть перпендикулярна этой измерительной обмотке) направляющей 1;

манс коэффициент связи второй обмотки 10 возбуждения и этой же из

Изобретение относится к измерительной технике и целью повышение надежности устройства для измерения перемещений объекта относительно неподвижного основания по трем координатным осям. Это устройство со- деряшт телескопически сопряженные ферромагнитную направляющую 1 и шток 2, на другом конце которого.закреплен шаровой шарнир 3, предназначенный для связи с объектом контроля.На противоположном конце направляющей I закреплена ферромагнитная шаровая головка 5 с тремя взаимно перпендикулярными измерительными обмотками 7, размещенными в кольцевых проточках 8 на ее поверхности. Соосно с направляющей 1 размещены две кольцевые соединенные встречно обмотки 9 и 10 воз- бутвдения, одна из которых (9) неподвижна, а другая (10) связана со штоком 2. При перемещениях объекта 4 относительно основания 6 по одной из трех координатных осей изменяется линейное расстояние между обмотками 9 и § 10 возбуждения, а также угловые поло- жения измерительных обмоток 7 относи- Q// тельно этих обмоток возбуждения, что приводит к .соответствующим изменениям сигналов на выводах обмоток 7. 1 ил.

ние надежности измерительного устрой- Q мерительной обмотки при максимально

выдвинутом штоке 2 и том же положении направляющей 1;

коэффициент связи второй обмотки 10 возбуждения и той же изизмерения перемещений объекта относи- 15 меритепьной обмотки при минимально

ства путем уменьшения количества электрических связей с его подвижной |частью.

На чертеже показано устройство для

тельно основания по трем координатным осям, обву1й вид.

I Устройство для измерения пёремеще- |ний объекта относительно основания ;содержит телескопически сопряженные |ферромагнитну1о направляющую 1 и шток |2. На противоположном конце штока 2 |установлен шаровой шарнир 3, предна- 1значенный для связи с объектом 4 кон- |троля. Другим своим концом ферромаг- |нитная направляющая 1 шарнирно сопря- |жена с ферромагнитной шаровой голов- |кой 5, закрепляемой в процессе изме- 1рения на неподвижном основании 6. Три измерительные обмотки 7 размев;ень в кольцевых проточках 8, вьшолненных на поверхности шаровой головки 5 во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях, одна из которых параллельна плоскости основания 6. На свободном конце направляющей 1, со- IOCHO с ней и охватывая ее, размещена 1первая обмотка 9 возбуждения. На што- |ке 2 также соосно закреплена вторая обмотка 10 возбуждения, охватывающая Iнаправляющую 1. и включенная встречно-последовательно с первой обмоткой 9 возбужде1шя. Для того, чтобы ЭДС измерительных обмоток 7 изменялись пропорционально изменению расстояния h от центра ферромагнитной шаровой головки 5 до центра шарового шарнира 3, необходимо, чтобы индуктивность L второй обмотки 10 возбуждения согласно расчетным и экспериментальным данным определялась из следующего соотношения:

L,(K(1)

где L,

- индуктивность первой обмотки 9 вoзбyждe шяi

0

5

0

5

0

5

0

5

выдвинутом штоке 2. и том же положении направляющей 1;

Ь,..„ расстояние от центра ферА О It, С

ромагнитной шаровой Головки 5 до центра шарового шарнира 3 при максимально выдвинутом штоке 2;

Расстояние от центра ферромагнитной головки 5 до центра шарового шарнира 3 при минимально выдвинутом штоке.

Устройство для измерения перемещений работает следующим образом.

При подключении обмоток 9 и 10 возбуждения к источнику переменного тока (не показан) через ферромагнитную направляющую и шаровую головку 5 проходит тсоздаваемый ими магнитный поток. Благодаря встречному включению обмоток 9 и 10 возбуждения магнитный поток обмотки 9 частично компенсируется магнитным потоком обмотки 10 возбуждения. Линейные перемещения объекта 4 контроля в системе прямоугольных координат 0,X,Y,Z, оси которой совпадают с осями симметрии измерительных обмоток 7, вызьюают линейные перемещения штока 2 с закрепленной на нем обмоткой 10 возбужде ния, а также изменения углового положения направляющей 1 по отношению к осям X,- Y, Z. Изменение расстояния между обмотками 9, 10 возбуждения приводит к изменению величины магнитного потока в головке 5 вследствие изменения степени его компенсации. В результате ЭДС, наводимая в измерит тельных обмотках 7, изменяется пропорционально косинусу угла наклона измерительных обмоток 7 относительно плоскости обмоток 9, 10 возбуждения, а также пропорционально изменению расстояния между обмотками 9, 10 возбуждения, а следовательно, пропорционально перемещению объекта 4 в указанной системе координат.

Благодаря соответствующему выбору величины ивдуктивности L обмотки 10 возбуяздения согласно соотношению (1) данное устройство позволяет по величине выходных сигналов непосредственно оценивать величины перемещений объекта по т рем координатам. Умень- шение числа электрических связей с подвижной частью устройства благодаря исключению отдельно вьшолненного датчика линейных перемещений, как это имеет место в известном устройстве, повышает надежность устройства, упрощает его конструкцию и схему обработки сигналов на его выходе.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений объекта относительно основания, содержащее телескопически сопряженные направляющую и ш ток, установлен- ный на противоположном конце штока шаровой шарнир, предназначенный для связи с объектом контроля, закрепляемую в процессе измерения на основании и шарнирно сопряженную с противо- положным концом направляющей ферромагнитную шаровую головку, вьшолнен- ную с тремя кольцевыми проточками во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях, одна из которых па- раллельна основанию, три измеритель- Hbte обмотки, размещенные в кольцевых проточках шаровой головки, и обмотку возбуждения, размещенную на

направляющей соосно с нею, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено второй обмоткой возбуткдения, которая закреплена на штоке соосно с направляющей, охватывает ее поверхность, включена встречно-последовательно с первой -Обмоткой возбуждения и выполнена с индуктивностью L-, определяемой из соотношения

г

Ьм(

lass.

- h,

К,

-h,

К.

Ь

макс

К

L,L, (К г-

макс мии маке де L, - ивдуктивность первой обмотки возбуждения; - коэффициент связи первой

обмотки возбуждения и измерительной обмотки, парал- лельной основанию; - коэффициент связи второй обмотки возбуждения и той же измерительной обмотки при максимально вьщвинутом штоке;

коэффициент связи второй обмотки возбзотдения и той же измерительной обмотки при минимально выдвинутом штоке;

расстояние от центра шаровой головки до центра шарового шарнира при максимально выдвинутом штоке; расстояние от центра головки до центра шарового шарнира при минимально вьздви- нутом штоке,

направляющая выполнена из ферромагитного материала.

мин

Алаке

мин