Способ поверки стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01D9/00 

нз

ел

ел

о ел

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано в метрологии для поверки стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой (например, манометров, спидометров, измерительных головок и т.п.) Цель изобретения - повьшение точности поверки стрелочных приборов с круговой шкалой путем устранения погрешностей эксцентриситета при съеме показаний с их шкал.

На фиг.1 схематически поясняется принцип снятия показаний со шкал стрелочных приборов при осуществлении предлагаемого способа.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

0 - центр шкалы поверяемого прибора;

О - начала отсчета угловых координат направлений осей штрихов шкалы и стрелки поверяемого прибора; R - радиус траектории просмотра

поля стрелки поверяемого прибора;

радиус траектории просмотра поля штрихов шкалы поверяемого прибора; е - эксцентриситет начала отсчета угловых координат направлений осей штрихов шкалы и стрелки относительно центра шкапы поверяемого прибо- ра.

На фиг.2 изображена функциональная схема устройства для осушествления

Считыварзщая головка 4 состоит из 1 еподвнжного 10 и вращаюшегося 11 барабанов, сопряженных друг с другом посредством подшипников 12, объектива 13, установленного на торцовой стенке 25 барабана 10, обрап1енной к циферблату поверяемого прибора 2, датчика 14 угловпх перемещений вращающегося барабана 11 (например, фотоэлектрического растрового), состоящего из диска 15 и сектора 16 с нанесенными на вдх по кольцу чередуюгцимися прозрачны ми и непрозрачными штрихами, образующими растровое сопряжение, осветите- пя с лампой 7 и конденсатором 18, фотоприемников 19, осуществляющих пыработку сигналов для реверсивного счрта ьгуаровых полос, фотоприемника 20 для фиксации метки, нанесенной на диске 13 и служащей для выработки

предлагаемого способа;на фиг.З - кон.„ гигнала начала отсчета, двух щелевых структивная схема считьшающеи головки;40 .

на фиг.4 - вариант выполнения передиафрагм 21 и 22, продольные оси которых ориентированы по одному и тому же радиусу торцовой поверхности бара бана 11, а сами диафрагмы расположены в плоскости резкости изображений соответственно штрихов шкалы и стрел ки поверяемого прибора 2, двух собирающих оптических систем 23 и 24 для передачи светового потока (например, световодов из стекловолокна), расположенных так, что их сходные окна сопряжены с диафрагмами 21 и 22, а выходные окна расположены вблизи оси вращения барабана 11, переключателя

ключателя световых потоков с механизмом управления; на фиг.5 - выходные сигналы со считьшающеи головк.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит узел 1 образцовых сигналов, воздействующих на вход поверяемого прибора 2, узел 3 центрирования, считьшающую головку 4, счетчик 5 импульсов, устройство 6 управления, устройство 7 ввода, устройство 8 обработки информации и устройство 9 фиксирования результатов.

Узел 1 образцовых сигналов представляет собой устройство, обеспечивающее последовательную подачу ча вход поверяемого прибора 2 дискретны/

10

t5

50514

наборов значений измеряемой физической величины.

При этом узел I либо воспроизводит эти значения с нормированными по грешностями, либо же обеспечивает измерение воспроизводимых значений с помощью встроенного образцового прибора. В обоих случаях величина подаваемого на вход поверяемого прибора 2 воздействия известна с заданной погрешностью.

Уоел 3 це гтрирования предназначен для выстарления базовой поверхности поверяемого прибора 2, цилиндрического корпуса, ободка циферблата и т.д. соосно оптической оси считывающей головки 4,

Считыварзщая головка 4 состоит из 1 еподвнжного 10 и вращаюшегося 11 барабанов, сопряженных друг с другом посредством подшипников 12, объектива 13, установленного на торцовой стенке барабана 10, обрап1енной к циферблату поверяемого прибора 2, датчика 14 угловпх перемещений вращающегося барабана 11 (например, фотоэлектрического растрового), состоящего из диска 15 и сектора 16 с нанесенными на вдх по кольцу чередуюгцимися прозрачными и непрозрачными штрихами, образующими растровое сопряжение, осветите- пя с лампой 7 и конденсатором 18, фотоприемников 19, осуществляющих пыработку сигналов для реверсивного счрта ьгуаровых полос, фотоприемника 20 для фиксации метки, нанесенной на диске 13 и служащей для выработки

гигнала начала отсчета, двух щелевых .

диафрагм 21 и 22, продольные оси которых ориентированы по одному и тому же радиусу торцовой поверхности барабана 11, а сами диафрагмы расположены в плоскости резкости изображений соответственно штрихов шкалы и стрелки поверяемого прибора 2, двух собирающих оптических систем 23 и 24 для передачи светового потока (например, световодов из стекловолокна), расположенных так, что их сходные окна сопряжены с диафрагмами 21 и 22, а выходные окна расположены вблизи оси вращения барабана 11, переключателя

25С13ЙТОВЫХ потоков с механизмом

26управления, осуществляющих поочередное перекрывание световых потоков от ди; Ърагмы 21 и 22, фотоприемиика 27, воспринимающего световые потоки

от диафрагм 21 и 22, приводного механизма 28 для вращения барабана I1, ременной передачи и электродвигателя и осветитепя из концентрично расположенных относительно оптической оси объектива 13, ламп 29 и цилиндрического рассеивателя 30.

Переключатель 25 световых потоков выполнен в виде рамки 31, перемещаемой в направляющих и имеющей два фиксированных положения, в каждом из которых обеспечивается размещение пере фотоприемником 27 соответствующей маски I и II, перекрывающей доступ светового потока от диафрагмы 21 или 22. Маска I представляет собой прозрачный круг на непрозрачном фоне с радиусом, равным полусумме удалений центров выходных окон оптических систем 23 и 24 от оси вращения барабана 11. Маска II представляет собой негативное изображение маски I.

Механизм 26 управления выполнен в виде соленоида 32 с подвижным сердечником 33, связанным с рамкой 31, возвратной пружины 34 и фиксатора 35 (например, в виде подпружиненного шарика, вдвигаемого в соответствующее углубление на рамке 31).

Счетчик 5 импульсов предназначен для подсчета импульсов заполнения от датчика единичных угловых приращений считывающей головки 4.

Устройство 6 управления обеспечивает вьщачу управляющих воздействий на узел 1 образцовых сигналов, считывающую головку 4, а по сигналам с последней - выдачу текущих значений импульсов заполнения, фиксируемых на счетчике 5 посредством устройства 7 ввода в устройство 8 обработки информации .

Устройство 8 обработки информации обеспечивает расчет и внесение в результаты измерений поправок на эксцентриситет и расчет погрешностей показаний поверяемых приборов, а также статистическую обработку результатов измерений.

Устройство 9 фиксирования результатов обеспечивает выдачу результатов поверки на цифропечать или их отображение на цифровом табло.

Устройство для осуществления предполагаемого способа работает следующим образом.

Поверяемый прибор 2 (фиг.2) с помощью узла 3 центрированиг устанав0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ливают в поле зрения считьшающей головки 4.

Перед началом поверки устройство работает в режиме определения поправок на эксцентриситет. Для этого по команде с устройства 6 управления в обмотку соленоида 32 (фиг.4) подается ток, в результате чего соленоид втягивает сердечник 33, устанавливая рамку 31 в положение I и обеспечивая тем самым попадание на фотоприемник 27 (фиг.З) световых потоков от изображений отметок шкалы поверяемого прибора 2, даваемых объективом 13 в гоаоскости диафрагмы 21 и собираемых оптической системой 23.

Приводной механизм 28 начинает вращать барабан 11, а диафрагма 21 - последовательно пересекать изображения штрихов шкалы поверяемого прибора 2. При зтом в цепи фотоприемника 27 возникают фотоэлектрические импульсы (фиг.5а). Приборы с круговой шкалой (кроме многообратных) имеют шкалу, нанесенную по незамкнутому кольцу. Поэтому указанные импульсы следуют в виде отдельных серий (пачек) с количеством импульсов в каждой, равным числу штрихов шкалы.

При сборке устройства датчик 14 (фиг.З) размещают так, что импульс от метки начала отсчета, нанесенной на диске 15, на оси времени располагается в промежутках между сериями импульсов от штрихов шкалы (фнг.Зб). Импульс начала отсчета, попадая в устройство 6 управления (фиг.2) обеспечивает запуск счетчика 5 импульсов, который начинает подсчет счетных импульсов с датчика 14 угловых перемещений (фиг.5в). Импульсы от штрихов шкалы (фиг.За) посредством устройства 6 управления и устройства 7 ввода (фиг.2) обеспечивают ввод в устройство 8 обработки информации количеств импульсов заполнения, зафиксированных к моменту прихода очередного импульса от штрихов шкалы на счетчике 5. Поскольку дли тельность импульсов от штрихов шкалы в несколько раз превышает период повторения счетных импульсов, то устройство 6 управления вырабатывает команду на съем информации со счетчика 5 в момент времени, соответствующий вершинам импульсов от штрихов шкапы (например, путем дифференцирования импульсов от штрихов и фиксаГ

715

ци/и момента перехода полученного сигнала через нулевой уровень), либ в моменты времени, соответствующие переднему и заднему фронтам указанг- ных импульсов, фиксируемым на одном и том же уровне, с последующим определением в устройстве 8 среднего арифметического соответствующих количеств счетных импульсов. Полученные значения, соответствующие каждом из штрихов шкалы, после статистической обработки результатов, накопленных за несколько оборотов барабана П считывающей головки 4 (фиг.З), запоминаются в запоминающем устройстве устройства 8 обработки информации (фиг.2).

На этом работа устройства в режиме определения поправок на эксцентриситет завершается и устройство начинает работать в режиме поверки.

Для этого с устройства 6 управления подается команда в механизм 26 управления переключателем 25 световых потоков (фиг.З), в результате чего отключается ток в обмотке соленоида 32 (фиг.А) и посредством возвратной пружины 34 рамка 31 возвращается в исходное состояние, в котором фиксируется фиксатором 35. Тем самым перед фотоприемяиком 27 (фиг,3 устанавливается маска II (фиг.4) и на фотоприемник 27 (фиг.З) поступают световые потоки от изображения стрелки поверяемого прибора, даваемого объективом 13 в плоскости диафрагмы 22 и собираемые оптической системой 24. При этом в момент пересечения диафрагмой 22 изображения участка стрелки в цепи фотоприемника 27 возникает импульс (фиг.5г).

В остальном работа устройства в рассматриваемом режиме протекает аналогично вышеописанному, с той лишь разницей, что в устройстве 8 фиксируется по одному значению, соответствующему количеству счетных импульсов от импульса начала отсчета (фиг.56) до импульса от стрелки (фиг.5г), для каждого из положений стрелки поверяемого прибора, последовательно изменяемого согласно регламенту поверки в зависимости от величины входного сигнала, задаваемго с узла 1 образцовых сигналов (фиг.2).

18

Формула изобретения

1.Способ поверки измерительных приборов с круговой шкалой, заключаю- щийся в том, что осуществляют просмотр полей изображений штрихов шкалы и стрелки поверяемого прибора, фиксируют угловое, положение стрелки относительно штрихов шкалы, рассчитывают по нему показание поверяемого прибора путем умножения на масштабный коэффициент, а погрешности показаний в каждой контролируемой точке определяют как разности между полученными -значениями показаний поверяемого прибора и соответствующими значениями образцовых сигналов, подаваемых на вход поверяемого прибора в виде дискретных наборов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности поверки, фиксируют угловые координаты всех контролируемых штрихов шкалы, определяют их отклонения от номинальных значений, умножают величины этих от1слонений на поправочный множитель, равный отношению радиусов .траекторий просмотра полей штрихов шкалы и стрелки поверяемого прибора, методом интерполирования находят величины отклонений дпя каждого из положений стрелки и используют их в качестве поправок при определении показаний поверяемых приборов.

2.Устройство для поверки стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой, содержащее узел образцовых . сигналов , узел центрирования, датчик единичных угловых приращений, блок регистрации и считьшающую головку, выполненную в виде проекционной оптической системы, плоскость предметов которой совпадает со шкалой поверяемого прибора, а плоскость изображений - с двумя радиальными щелевыми диафрагмами, оптически сопряженными соответственно с изображениями штрихов шкалы и стрелки поверяемого прибора и установленными с возможностью вращения вокруг оптической оси системы, с диафрагмами оптически сопряжены входными окнами две собирающие оптические системы, например световоды, причем собирающая оптическая система для изображения стрелки установлена с возможностью вращения вместе с соответствующей диафрагмой, а ее выходное окно оптически сопряжено с фо- тоцриемником, расположенным ыа оси

вращения считывающей головки, отличающееся тем, что, с цепью повышения точности съема показаний поверяемых приборов с их шкал, собираюшая оптическая система для изображений штрихов шкалы также вы- полнена с возможностью вращения вместе с соответствующей диафрагмой, а ее рыходное окно оптически сопряжено с фотоприемником, расположенным на оси вращения считывающей головки, причем между выходными окнами собирающих оптических систем и фoтoпp e - НИКОМ размещен переключатель оптических каналов,

3.Устройство по п.2, отличающееся тем, что переключатель оптических каналов выполнен в виде рамки с двумя фиксируемыми

положениями, в каждом из которых на пути световых потоков от выходных окон собираюпщх оптических систем расположена соответствующая маска, обеспечивающая пропуск к фотоприемнику световых потоков только от изображений штрихов или только от изображения стрелки.

4.Устройство по п.З, отличающееся тем, что выходные окна собирающих оптических систем расположены так, что при вра1це1ши считывающей головки описывают кольца, гонцентричные друг другу, а каждая 113 масок переключателя оптических каналов представляет собой экран, проэрач11ьш только для одного из колец.

Изобретение относится к измерительной технике и используется для поверки стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой. Целью изобретения является повышение точности поверки. Для этого фиксируют угловые координаты всех контролируемых штрихов шкалы с помощью вращающейся оптической системы с диафрагмой, определяют их отклонения от номинальных значений. Полученные значения обрабатываются устройством управления 6, где определяют среднеарифметическое количество счетных импульсов. Полученные значения после статистической обработки, накопленные за несколько оборотов барабана считывающей головки, запоминаются в запоминающем устройстве 8 и выводятся на устройство 9 фиксирования результатов. 2 с.и. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

ffa/Tf wm/itDiOg и/ пз/ttt jic

Y//////y///////////////////////////////////////

cpu&3

cmpffu