Датчик перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьппение точности измерения линейных перемещений путем исключения влияния изменений температуры окружающей среды. Датчик перемещений содержит биморфный пьезоэлемент, подключенный к возбу ающему его коле бания генератору напряжения переменного тока. В его середине закреплен магниточувствительный элемент, например индуктивная катушка, в которой индуктируется ЭДС, зависящая по величине от положения этой катушки относительно носителя магнитной записи, на магнитном/слое 18 которого записаны метки в виде последовательности импульсов с линейно убывающей амплитудой. На боковых поверхностях основы 7 носителя магнитной записи, выполненной в виде прямоугольной пьезо- пластины, нанесены электроды 8 и 9 и нанесенные на них полупроводниковые слои 10-13, поверх которых закреплены токовые контакты 14-J7. С помощью этих контактов полупроводниковые участки IO-J3, имеющие темперагg турные коэффициенты сопротивления разных знаков, включены в плечи образуемой ими мостовой схемы и к источнику питания постоянного тока. Под действием напряжения, возникающего Q на электродах 8 и 9 при изменениях температуры окружающей среды, обеспечивается компенсация линейного расширения носителя магнитной записи, 4 ил. ОЗ

Фие.З

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов.

Цель изобретения - повышение точности путем исключения влияния изменения температуры окружающей среды.

На фиг.1 представлена функциональная схема датчика; на фиг,2 - форма магнитных меток, нанесённых на магнитный слой носителя магнитной запи- ск; на фиг,3 - конструктивная схема

яосителя магнитной записи; на фиг.4- электрическая схема его замещения.

Датчик содержит бимррфный пьезо- элемент J, подключенный к возбуждающему его колебания генератору 2 напряжения переменного тока, и закрепленный на нем магниточувствительный элемент 3, выполненный, например, в виде катушки индуктивности. К катушке 3 подключен блок-4, измерения и регистрации, в состав которого входят схема 5 измерения напряжения на зажимах катушки пропорционального перемещения и источник 6 питания постоянного тока. Основа 7 носителя магнитной записи выполнена в виде пластины прямоугольного сечения из пьезоэлектри ческого материала с размещенными на ее боковых противолежащих поверхнос тях двумя электродами 8 и 9, каждьш из которых покрыт слоями полупроводникового материала, разделенными на участки 10-13, Участки 10 и J3 имеют отрицательный коэффициент электрического сопротивления, а участки 11 и 12 положительный. На поверхность каясдо- го из участков полупроводникового слоя наносят токовые контакты 14-17, с помощью которых участки 10-13 включаются в плечи образуемой ими мостовой измерительной схемы и подключаются к источнику 6 питания постоянного тока. На рабочую поверхность основы 7 носителя магнитной записи, обращенную к магниточувствительному элементу 3, наносят магнитный слой 18 с записанными на нем магнитными метками, имеющими вид последовательности убывающих по амплитуде импульсов (фиг,2), Биморфный пьезоэлемент 1 крепится в процессе измерений на объекте 19 контроля.

Датчик перемещений работает следующим образом.

Под действием напряжения генератора 2 напряжения переменного тока в

биморфном пьезоэлементе I возникают изгибные деформации, которые вызывают колебания магниточувствительного

элемента 3 (ка.тушки индуктивности) в магнитном .поле, создаваемом намагниченными участками магнитного слоя 18, что приводит к возбуждению в ней переменной ЭДС, подаваемой в

блок 4 регистрации и измерения.При перемещении магниточувствительного элемента 3 вдоль магнитного слоя 18 амплитуда указанной ЭДС периодически изменяется от некоторого минимального значения (при нахождении магнитс- чувствительного элемента 3 в промежутке ме;-вду намагниченными участками слоя 38) до максимального значения (при нахождений его над намагниченными участками). При этом амплитуда макси.мальных значений ЭДС растет при движении в одну сторону относительно носителя магнитной записи (влево5 фиг.2) и уменьшается при движении в обратную сторону.

Так как гцастки iO-13 полупровод- никовсго слоя с помощью токовых кон- тактог 14-17 включены в мостовую из- мерительную схему, подключаемую к ис-гточнику 6 питания постоянного тока в процессе измерения перемещения, в диагонали мостовой схемы, т,е, на электродах 8 и 9, появляется напряжение, .которое прилагается к пьезоэлектрической пластине 7 - основе носителя магнитной записи. Величина этого напряжения определяется соотношением электрических сопротивлений участков 10-13, которые зависят от их температуры, т.е, от температуры окружающей среды. Изменение величины напряжения на электродах 8 и 9 приводит к изменению линейных размеров основы 7 носителя магнитной записи,

При соответствующем выборе начальных размеров основы 7 и вел1-гчины напряжения источника 6 можно обеспечить полную компенсацию температурного изменения ее размеров,

I

Размещение полупроводникового слоя по всей длине основы и использование участков полупроводниковых слоев с различными температурными коэффициентами сопротивления позволяют повысить достоверность измерения температуры основы за счет усреднения результатов измерений по длине пластины, а также ч увстзительность и точность компенсации погрешности измерения за счет удвоения сигнала в рабочей диагонали мостовой схемы. Исключение температурной погрешности повышает точность измерений линейных пере мещений.

Формула изобретения

Датчик перемещений, содержащий установленные с возможностью относительного перемещения носитель магнитной записи, выполненный В виде основы и размещенного на ее рабочей по- верхности магнитного слоя, биморфный пьезоэлемент с закрепленным на нем магниточувствительнь м элементом и подключенный к этому элементу блок измерения и регистрации его сигналов, отличающийся тем, что.

с целью повышения точности путем исключения влияния изменения температуры окружающей среды, на магнитный слой нанесена убывающая по амплитуде последовательность магнитных меток, основа носителя магнитной записи выполнена в виде пластины из пьезоэлек - трического материала, к двум боковым противолежащим поверхностям которой прикреплены электроды и нанесенные на каждый из них по два участка полупроводникового материала,имеющие температурные коэффициенты сопротивления противоположны.х знаков, а также закрепленные на их поверхностях токовые контакты для включения этих участков в плечи образуемой ими мостовой измерительной схемы, подсоединяемой в процессе измерения к источнику питания постоянного тока.

/

Фиг. 2

п

ot.

«

О

/ /7 Фие.

+

Я 13