Датчик линейных перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных информационно-измерительных системах для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал.

Цель изобретения - повышение точности измерения перемещений при реализации тестового метода измерения и упрощение конструкции датчика.

На чертеже показана схематично конструкция датчика линейных перемещений.

Он содержит корпус 1, выполненный в виде .полого цилиндра с глухим дном. Внутри корпуса размещена на изоляционном каркасе 2 двухсекционная соленоидная

такта измерения включается нагреватель 10. Под действием биметаллической пластины катушка 3 смещается на расстояние А до упора в дно крышки 7. В этом поло- 5 жении проводится третий и четвертый такты измерения, когда включается сначала первая секция, выходной сигнал которой пропорционален величине Хо-X-Д, а затем- вторая секция, выходной сигнал которой пропорционален величине Xo+X-f-A.

При аппроксимации функции преобразования датчика параболической зависимостью на основании четырех тактов измерения получаем четыре результата NI, N2, N3 и N4 измерения, обработка которых в вычислитель10

катушка 3 индуктивности с отводом 4 от 15 HOM блоке (не показан) позволяет вычис- средней точки. Размещенный на ее оси фер-лить величину контролируемого перемещеромагнитный сердечник 5 закреплен на измерительном штоке 6, предназначенном для связи с объектом контроля. Каркас 2 и размещенная на нем катушка 3 индуктивности установлены с возможностью перемещения на заданное расстояние Д в нания X в соответствии со следующим выражением:

20

Х-N -N2

-Д.

ния А, так как на его величину практически ;;е оказывают влияния измерения длины каркасе катушки и корпуса преобразователя, он обеспечивает более высокую точность измерения перемещений при

(N2-N3) -(N,-N2)°- (I) Благодаря тому, что в этом датчике

правлении их продольной оси, которое оп-обеспечивается идентичность условий измереределяется зазором между дном крышки 7,ний во всех четырех тактах, а также

выполненной в виде стакана со ступенча-высокая точность и долговременная статой кольцевой выемкой на его внутренней 25 бильность задания эталонного расстоя- поверхности, в которой закреплен торец 8 корпуса 1, и поверхностью этого торца, которые выполняют функции упорных ограничительных элементов. Привод для перемещения катушки 3 на расстояние А, что необходимо для осуществления тестового метода 30 более простой конструкции (отсутствуют измерения, выполнен в виде подковооб-приводные электромагниты).

Поскольку в выражение для X не входят нестабильные коэффициенты функции преобразования, датчик обеспечивает снижение погрешности нелинейности, аддитив- 35 ной и мультипликативной погрешностей всего тракта измерения, включая и первич- Датчик работает следующим образом. Перед началом измерения под действием биметаллической пластины 9 обеспечивается фиксация катушки 3 индуктивности в крайнем правом положении, определяемом ее упором в торец 8 корпуса 1 датчика. Материал биметаллической пластины, ее форма и геометрические размеры выби

разной биметаллической пластины 9 с нагревательным элементом 10. Эта пластина жестко прикреплена одним концом к дну корпуса 1 датчика, а другим - к каркасу 2 катушки индуктивности.

40

ный преобразователь, как это свойственно тестовому методу измерения.

Формула изобретения

раются так, чтобы это положение катушки 3

.Датчик линейных перемещений, содержащий полый цилиндрический корпус с крышкой, размещенную внутри него на каркасе двухсекционную соленоидную катушку индук- надежно обеспечивалось при любых изме- 45 тивности, два ограничительных упорных эле- нениях температуры окружающей среды,мента, в качестве одного из которых

которая может иметь место в процессеиспользована крышка, служащие для усэксплуатации датчика. В начальном поло-тановки катушки в двух положениях,

жении сердечник 6 устанавливается в поло-привод для перемещения катушки с возможжение Хо, симметричное относительно отво-ностью поочередного контакта с упорными

да 4 от секций катушки 3 индуктивности. 50 элементами и размещенный соосно внутри В этом положении катушки производит-катушки с возможностью осевого переся два такта измерения. В первом тактемещения ферромагнитный сердечник, отливключается одна из секций катушки, выход-чающийся тем, что, с целью повышения

ной электрический сигнал которой пропор-точности измерения перемещений и упрощеционален Хо-X, где X - контролируемоения конструкции, в корпусе выполнено

перемещение. Во втором такте включается 55 глухое дно, крышка выполнена в виде вторая секция катушки, выходной электрн-стакана с кольцевой выемкой на его

ческий сигнал которой пропорционален ве-внутренней поверхности у открытого торца,

личине Хо+Х. После окончания второгов которой размещен торец корпуса, являютакта измерения включается нагреватель 10. Под действием биметаллической пластины катушка 3 смещается на расстояние А до упора в дно крышки 7. В этом поло- жении проводится третий и четвертый такты измерения, когда включается сначала первая секция, выходной сигнал которой пропорционален величине Хо-X-Д, а затем- вторая секция, выходной сигнал которой пропорционален величине Xo+X-f-A.

При аппроксимации функции преобразования датчика параболической зависимостью на основании четырех тактов измерения получаем четыре результата NI, N2, N3 и N4 измерения, обработка которых в вычислитель

HOM блоке (не показан) позволяет вычис- лить величину контролируемого перемещения X в соответствии со следующим выражением:

Х-N -N2

-Д.

(N2-N3) -(N,-N2)°- Благодаря тому, что в этом

ния А, так как на его величину практически ;;е оказывают влияния измерения длины каркасе катушки и корпуса преобразователя, он обеспечивает более высокую точность измерения перемещений при

бильность задания эталонного расстоя- более простой конструкции (отсутствуют приводные электромагниты).

Поскольку в выражение для X не входят нестабильные коэффициенты функции преобразования, датчик обеспечивает снижение погрешности нелинейности, аддитив- ной и мультипликативной погрешностей всего тракта измерения, включая и первич-

ный преобразователь, как это свойственно тестовому методу измерения.

Формула изобретения

1580148 5Ь

щийся вторым ограничительным упорнымнагревательным элементом, жестко прикрепэлементом, а привод выполнен в виде под- ленной своими концами соответственно к ковообразной биметаллической пластины сдну корпуса и к каркасу катушки.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности измерения перемещений и упрощение конструкции датчика, который предназначен для реализации тестового метода измерений. Датчик содержит установленную в корпусе 1 на изоляционном каркасе 2 двухсекционную катушку 3 индуктивности и размещенный на его оси подвижный ферромагнитный сердечник 5. Имеется привод для установки катушки 3 в двух положениях измерения, смещенных на заданное расстояние @ , которое определяет зазор между дном крышки 7 и торцом 8 стаканообразного корпуса датчика, выполняющих функции упорных ограничительных элементов. Этот привод выполнен в виде подковообразной биметаллической пластины с нагревательным элементом, прикрепленной концами соответственно к дну корпуса и к каркасу катушки. Благодаря этому обеспечивается более высокая идентичность условий контроля во всех четырех тактах измерения, а также более высокая стабильность задания эталонного расстояния @ смещения катушки индуктивности в этих тактах. 1 ил.