Задатчик микроперемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в качестве задатчика микроперемещений при аттестации и поверке средств линейных из- мерений.

Цель изобретения - расширение диапа- зона перемещений и повышение точности за счет расположения биморфных пьезоке- рамических пластин, входящих в состав электромеханического исполнительного блока, а также повышения линейности статической характеристики.

На фиг.1 приведена конструкция электромеханического исполнительного блока; на фиг.2 - функциональная схема задатчика микроперемещений.

Электромеханический исполнительный блок состоит из корпуса 1, к фланцу которого с помощью зажимного приспособления 2 прикреплены одним концом бимо рфные пьезокерамические пластины 3, второй конец которых через упругие элементы 4 связан с отсчетной поверхностью направляющего штока 5, выполненного с измерительным стержнем 6, проходящим внутри первой 7 и второй 8 катушек индуктивности, установленных соосно с измерительным стержнем 6. Направляющий шток 5 установлен в направляющих корпуса 1 через элементы 9 качения,закрепленные сепаратором 10. Корпус закрыт крышками 11 и 12. К электромеханическому исполнительному блоку подключен блок управления, состоящий из первого дифференциального усилителя 13, к выходу которого подключен усилитель 14 напряжения, первого 15 и второго 16 операционных усилителей, в цепь обратной связи которых включены первая 7 и вторая 8 катушки индуктивности. Входы первого 15 и второго 16 операционных усилителей через первый 17 и второй 18 резисторы соответоственно подключены к выходу генератора 19 пере- менного напряжения, а выходы - к входам первого 20 и второго 21 амплитудных детекторов, выходы которых соответственно подключены к второму дифференциальному усилителю 22. Выход второго дифференциального усилителя 22 подключен к второму входу первого дифференциального усилителя 13.

Задатчик микроперемещений работает следующим образом.

При подаче на первый вход первого дифференциального усилителя 13 электри- ческого напряжения UBX на его выходе появляется напряжение, которое усиливается усилителем 14 напряжения и вызывает изгиб биморфных пьезокерамических пластин 3 вверх или вниз в зависимости от полярности URX, Изгиб биморфных пьезокерамичбских пластин 3 приводит в движение направляющий шток 5 и связанный с ним измерительный стержень 6, перемещение которого изменяет индуктивность катушек 7

и 8, причем у одной катушки происходит увеличение индуктивности, а у второй - уменьшение. Изменение индуктивности первой 7 и второй 8 катушек приводит к изменению напряжения на выходах первого

0 15 и второго 16 операционных усилителей и . одновременно на входах первого 20 и второго 21 амплитудных детекторов. В результате на выходе второго дифференциального усилителя 22 появляется напряжение, зна5 чение которого пропорционально перемещению измерительного.стержня 6 с , полярностью, соответствующей направлению перемещения. Перемещение направляющего штока 5 происходит до тех пор, пока

0 напряжение на выходе второго дифференциального усилителя 22 не станет равным UBX. В этом положении направляющий шток 5остановится. Последующие его перемещения связаны с изменением Uax.

5Задатчик микроперемещений позволяет обеспечить диапазон перемещений до 1 мм с высокой линейностью и точностью (погрешность в пределах 0,1 мкм) в полосе частот до нескольких сотен герц.

0Формула изобретения

1. Задатчик микроперемещений, содержащий электромеханический исполнительный блок, состоящий из корпуса, размещенных в корпусе направляющего

5 штока с отсчетной поверхностью и измерительным стержнем, пьезопакета и первой катушки индуктивности, установленной соосно с измерительным стержнем, и блок уп- равления,подключенныйк

0 электромеханическому исполнительному блоку, включающий генератор переменного напряжения и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и усилитель напряжения, первый вход

5 дифференциального усилителя предназначен для подключения к задатчику управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перемещений, он снабжен второй катушкой ин0 дуктивности и элементами качения направляющего штока, размещенными в электромеханическом исполнительном блоке, корпус выполнен с фланцем, пьезопакет выполнен в виде биморфных пьезокерами5 ческих пластин, закрепленных одним концом во фланце корпуса, вторым - механически связанных с отсчетной поверхностью направляющего штока, установленного в корпусе посредством элементов качения, а вторая катушка индуктивности

установлена COOGHO с измерительным стержнем направляющего штока с зазором относительно первой катушки индуктивности. 2. Задатчик по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен двумя операционными усилителями, двумя резисторами, двумя амплитудными детекторами и вторым дифференциальным усилителем, входящими в блок управления, выход генератора переменного напряжения через резисторы подключен к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, неинвертирующие входы которых пpeднaзнaчe ы для подключения к общей шине, между инвертирующим входом и выходом каждого операционного усилителя соответственно противофазнр включены первая и вторая катушки индуктивности, выходы операционных усилителей соответственно подключены к входам амплитудных детекторов выходы которых подключены соответствен- но к входам второго дифференциального усили теля, выход которого подключен к второму входу первого дифференциального усилителя.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона перемещений и повышение точности - достигается за счет расположения биморфных пьезокерамических пластин и повышения линейности статической характеристики задатчика. Подача на первый вход первого дифференциального усилителя 13 задающего напряжения приводит к изгибу биморфных пьезокерамических пластин 3, которые перемещают направляющий шток 5 и связанный с ним измерительный стержень 6, перемещение которого изменяет индуктивность катушек 7 и 8, включенных противофазно. Изменение индуктивности катушек 7 и 8 вызывает изменение напряжения на выходах первого 15 и второго 16 операционных усилителей, что приводит к появлению сигналов на выходах первого 20 и второго 21 амплитудных детекторов. В результате на выходе второго дифференциального усилителя 22 появляется напряжение, пропорциональное перемещению измерительного стержня 6. Перемещение будет происходить до тех пор, пока напряжение на выходе второго дифференциального усилителя 22 не станет равным задающему напряжению. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

/7