Датчик малых перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной ехнике, а именно к средствам измерения перемещений, и может быть использовано ля измерения деформаций или малых пеемещений конструкций в щироком диапазоне изменения этих величин.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей датчика за чет плавного регулирования его чувствиельности, что достигается предварительным жатием С-образных упругих элементов с закрепленными на них с обеих сторон тензорезисторами с помощью регулировочных винтов, а также работой одного из этих элементов на растяжение, а другого - на продольное сжатие, вследствие чего улучшается линейность градуировочной характеристики датчика.

На фиг. 1 и 2 п-редставлен датчик малых перемещений, разрез; на фиг. 3 - датчик, вид сбоку; на фиг. 4 - С-образ- ный упругий элемент, разрез.

Датчик малых перемещений содержит полый цилиндриеский корпус 1, закреплен- ные на его торцах днище 2 и крышку 3 с выполненными в них по оси корпуса 1 соответственно резьбовым и гладким отверстиями 4 и 5, две консольно закрепленные в днище 2 симметрично относительно оси корпуса 1 цилиндрические направляющие 6 и 7, две установленные на направляющих 6 и 7 с возможностью перемещения одной из них каретки 8 и 9 с выступами, в которых выполнены соосные отверстия 10 и 11, 12 и 13, оси которых лежат в плоскости осей направляющих 6 и 7 и перпендикулярны им, две установленных между каретками 8 и 9 витых цилиндрических пружины 14 и 15, каждая из которых охватывает одну из цилиндрических направляющих 6 или 7, щток 16, установленный с возможностью продольного перемещения в гладком отверстии 5 крышки 3 корпуса 1, рычаг 17 с упругим шарниром 18 на одном конце и резьбовым отверстием 19 на другом конце, закреплен ный на крышке 3 и взаимодействующий средней частью с концом штока 16, четыре регулировочных винта 20-23, шарик 24, закрепленный на конце регулировочного винта 20, два штифта 25 и 26, установлен5 ные с возможностью врашения соответственно в отверстиях 10 и 11 неподвижной каретки 8 и отверстиях 12 и 13 подвижной каретки 9, два плоских основания 27 и 28, каждое из которых выполнено с отверстием 29 и 30 в средней части,

0 в котором установлен соответственно штифт 25 или 26, два С-образных упругих элемента 31 и 32 с закрепленными с обеих сторон тензорезисторами 33, каждый из которых выполнен с упругими шарнирами 34 на концах и соединен через них с каж5 дым из двух плоских оснований 27 и 28 так, что он симметричен относительно оси корпуса 1 другому С-образному упругому элементу.

Подвижная каретка 9 выполнена с дву„ мя резьбовыми отверстиями 35 и 36, оси которых параллельны и расположены симметрично относительно оси корпуса 1 в плоскости, перпендикулярной оси штифта 26. Первый регулировочный винт 20 с шариком 24 на конце, предназначенный для

5 выборки люфта штока 16, установлен в резьбовом отверстии 19 рычага 17 и взаимодействует через шарик 24 с плоскостью первого основания 27, второй и третий регулировочный винты 21 и 22 установлены в резьбовых отверстиях 35 и 36 подвиж0 ной каретки 9 и взаимодействуют с плоскостью второго основания 28, четвертый регулировочный винт установлен в резьбовом отверстии 4 днища 2 и взаимодействует с подвижной кареткой 9.

Датчик малых перемещений работает сле дующим образом.

Перед измерением на объекте датчик настраивают на требуемую чувствительность, для чего регулировочным винтом 23

перемещают подвижную каретку 9 в требуемом направлении. Сжатие С-образных упругих элементов 31 и 32 приводит к снижению их чувствительности к перемещению. После установления требуемой чувствительности проводят градуировку датчика, определяют нелинейность градуировочной характеристики и при необходимости корректируют ее в определенных пределах вращением регулировочных винтов 21 и 22. После корректировки нелинейности оба винта 21 и 22 должны быть ввернуты в резьбовые отверстия 35 и 36 до упора в плоскость второго основания 28, благодаря чему обеспечивается фиксация положения этого основания 28 относительно каретки 9. После настройки датчик устанавливают на объект и соединяют его шток 16 с подвижной частью этого объекта, перемещение которой требуется измерить. При перемещении штока 6 внутрь корпуса 1 датчика шарик 24 на конце регулировочного винта 20 давит на плоскость первого основания 27 эксцентрично относительно его оси вращения вокруг штифта 25. Поддействием этого перемещения шарика 25 основание 27 поворачивается вокруг оси вращения, вследствие чего один С-образный упругий элемент 31 уменьшает свою кривизну, а другой - увеличивает ее. Соответственно изменяются сопротивления тензо- резисторов 33, включенных в смежные плечи моста. Сигнал с измерительной диагонали моста регистрируется соответствующей аппаратурой, по значениям этого сигнала и известной чувствительности датчика определяют измеренные значения перемещения.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет плавно изменять его чувствительность что обеспечивает проведение одним и тем же датчиком измерения перемещений в широком диапазоне их изменения. Эксплуатационные возможности такого датчика расширяются также благодаря обеспечению взаимозаменяемости разных датчиков при соответствующей настройке их чувствительности.

Формула изобретения

Датчик малых перемещений, содержащий два плоских основания, два С-образных упругих элемента с закреп ленными на них тензорезисторами, каждый из которых соединен своими концами соответственно с каждым из оснований, и четыре регулировочных винта, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет плавного

регулирования чувствительности датчика, он снабжен полым цилиндрическим корпусом, закрепленным на его торцах днищем и крыщкой с выполненными в них по оси корпуса соответственно резьбовым и гладким отверстиями, двумя консольно за крепленными в днище симметрично относительно оси корпуса цилиндрическими направляющими, установленными на направляющих подвижной и неподвижной каретками с выступами, в которых выполнены соос5 ные отверстия, оси которых лежат в плоскости осей направляющих и перпендикулярны им, двумя щтифтами, каждый из которых установлен в отверстиях одной из кареток, двумя установленными между каретками витьши цилиндрическими пружинами,

0 каждая из которых охватывает одну из цилиндрических направляющих, штоком, установленным с возможностью продольного перемещения в гладком отверстии крышки корпуса, рычагом с упругим шарниром на

5 одном конце и резьбовым отверстием на другом конце, закрепленным на крышке и взаимодействующим средней частью с концом штока, и шариком, закрепленным на конце одного из регулировочных винтов, С-образные упругие элементы выполнены с 0 упругими шарнирами в местах крепления к основаниям и расположены симметрично относительно оси корпуса, каждое из плоских оснований выполнено с отверстием в средней части, ось которого перпендикулярна плоскости, проходящей через продольные 5 оси симметрии тензорезисторов, подвижная каретка выполнена с двумя резьбовыми отверстиями, оси которых параллельны и расположены симметрично относительно оси корпуса в плоскости, перпендикулярной оси штифта, первый регулировочный винт с шариком установлен в резьбовом отверстии рычага и взаимодействует с плоскостью первого основания, второй и третий регулировочные винты установлены в резьбовых отверстиях подвижной ка- 45 ретки и взаимодействуют с плоскостью второго основания, четвертый регулировочный винт установлен в резьбовом отверстии днища и взаимодействует с подвижной кареткой, а каждый из штифтов установлен с в.озможностью вращения соответственно в 50 отверстии одного из плоских оснований.

J

33

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения перемещений, и может быть использовано для измерения дефораций или малых перемещений, конструкций в широком диапазоне изменения этих величин. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей датчика за счет плавного регулирования его чувствительности, что достигается предварительным сжатием С-образных упругих элементов с закрепленными на них с обеих сторон тензорезисторами с помощью регулировочных винтов, а также работой одного из этих элементов на растяжение, а другого - на продольное сжатие, вследствие чего улучшается линейность градуировочной характеристики датчика. Измеряемое перемещение через шток и рычаг передается первому основанию, установленному с возможностью вращения на штифте, закрепленном в выступах неподвижной каретки. Начальное взаимное положение упругих элементов регулируется винтами в подвижной каретке, фиксирующими положение второго основания. Датчик позволяет плавно изменять чувствительность к перемещению штока, что обеспечивает проведение одним и тем же датчиком измерения перемещений в широком диапазоне их изменения. Эксплуатационные возможности такого датчика расширяются также благодаря обеспечению взаимозаменяемости разных датчиков при соответствующей настройке их чувствительности. 4 ил.