Устройство для дистанционной записи линейных перемещений Советский патент 1977 года по МПК G01B7/16 

1

Изобретение относится к технике измерения, перемещений и деформаций строительных конструкций и сооружений таких, как переходные мосты паромных нереправ, подвесные мосты, где полные перемещения конструкций при их работе во много раз превыщают их упругие деформации.

Известно устройство для дистанционного измерения линейных перемеп1;ений, основанное на изменении активного сопротивления тензорезисторов в преобразователе измерительного устройства с последующей передачей полезного сигнала на регистрирующий нрибор 1.

Преобразователь таких устройств представляет собой упругий элемент в виде скобы с наклеенными на него тензорезисторами. Перемещения исследуемой точки нередаются упругому элементу через механическую связь в виде гибкой натянутой проволоки, вызывая пропорциональные изменения активного сопротивления тензорезисторов. Для индикации полезного сигнала и его регистрации нрименяются Н1кальные стрелочные нриборы, различные самонисцы, а также шлейфовые осциллографы.

Недостатком известных устройств является то, что он имеют ограниченный рабочий ход упругого элемента, который при прямой

механической связи измеряемой точки с упругим элементом должен всегда быть не меньше максимального значения ожидаемого перемещения. Если же ожидаемое перемещепне больше рабочего хода упругого элемента, то в механическую связь дополнительно вводятся различные компенсацнонные пружины или рычажные системы, уменьшающие передаваемое перемещение до требуемой величины. Но при этом пропорционально ухудшается цена деления или чувствительность по регистрирующему прибору.

Известно также устройство для дистанционной записи линейных перемещений, содержащее преобразователь, выполненный в виде кулачка и упругого элемента с тензорезисторами, контактирующего с кулачком, профиль которого выполнен по спирали, гибкую механическую связь, один конец которой снабжен

грузом и посредством шкива связан с преобразователем, а другой закрепляется на исследуемом объекте, и регистрирующий прибор 2. Измеряемое линейное перемещение через

гибкую механическую связь передается на ожив, вызывая пропорциональный угловой поворот щкива и изгиб упругого элемента от взаимодействия с рабочим участком кулачка. При этом тензорезисторами вырабатывается

соответствующий,,полезный сигнал, который подается на регнстрирующий прибор, например шлейфовый осциллограф.

Основным недостатком известного устройства является низкая точность записи больших перемеш,ений на ленте шлейфового осциллографа или иного регистрирующего прибора, разная цена деления (точность) и абсолютная погрешность при записи резко различных по величине перемещений при оптимальном масщтабе их записи.

Кроме того, при принятой конструкции упругого элемента ц кулачка в цреобразователе устройства в связи с возможным люфтом оси, на которую насажен кулачок, или случайным эксцентриситетом оси кулачка наряду с нолезным сигналом вырабатывается ложный сигнал, так как люфт кулачка и случайный эксцентриситет оси воспринимается упругим элементом одинаково, как и неремещение. Влияние этих факторов особенно проявляется при замере весьма малых перемещений, что ухудщает в диапазоне малых перемещений соотношение полезный сигналпомеха, уменьшая достоверность записи и ограничивая таким образом реальную точность и возможный рабочий диапазон со стороны малых перемещений.

Цель изобретения - повысить точность регистрации как больших, так и малых перемещений и обеспечить одинаковую точность (абсолютную погрещность) измерений при записи резко различных по величине перемещений.

Указанная цель достигается тем, что кулачок выполнен в виде многогранника, грани которого очерчены радиусом-вектором изменяющимся по линейному закону в зависимости от центрального угла так, что вершины многогранника образуют верщины зубьев, а упругий элемент представляет собой скобу, контактирующую своими концами с зубьями в диаметрально противоположных точках.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в общем виде; на фиг. 2 - конструкция преобразователя.

Устройство для дистанционной записи линейных перемещений содержит преобразователь 1, гибкую связь 2 в виде стальной струны, регистрирующий прибор 3. Струна одним концом прикреплена к исследуемой точке подвилшой конструкции 4, перемещающейся в направлениях, указанных стрелками 5. Другой конец струны с навешенным на него грузиком 6 переброшен через щкив 7 преобразователя 1.

Преобразователь состоит из жесткой скобы 8 с упругими концами, на которых наклеены тензорезисторы 9, и кулачка в виде многогранника 10, плотно посаженного на выше упомянутый шкив и постоянно контактирующего с упругими концами скобы.

Каждый зуб многогранника 10 выполнен симметричным относительно оси, проходящей через верщину зуба и центр многогранника, причем профиль одной стороны зуба очерчен радиусом- вектором (на чертеже не показан), изменяющимся по линейному закону в зависимости от центрального угла, имеющим минимальное значение у основания зуба и максимальное - у его вершины.

Устройство работает следующим образом. При смещении подвижной точки в направлениях, указанных стрелками 5, линейное перемещение через гибкую связь 2 передается щкиву 7 преобразователя, вызывая его

вращательное движение. Вращение щкива за счет зубчатого многогранника 10 преобразуется в повторяющиеся изгибно-колебательные движения упругих концов скобы 8. При этом тензорезисторы 9 вырабатывают сигнал, который регистрируется на двилсущейся ленте шлейфового осциллографа в виде непрерывной ломаной линии.

Применение изобретения позволяет увеличить точность регистрации больших перемещений, причем точность регистрации как больших, так и малых перемещений сохраняется одинаковой и улучщает соотношение полезный сигнал - помеха, что обеспечивает больщую достоверность получаемых записей,

увеличивает разрешающую способность и расщиряет диапазон измерений в сторону малых перемещений.

Формула изобретения

Устройство для дистанционной записи линейных перемещений, содержащее преобразователь, выполненный в виде кулачка и упругого элемента с тензорезисторами, контактирующего с кулачком, профиль которого выполнен по спирали, гибкую механическую связь, один конец которой снабжен грузом и посредством щкива связан с преобразователем, а другой закрепляется на исследуемом

объекте, и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности регистрации как больщих, так и малых перемещений, кулачок выполнен в виде многогранника, грани которого очерчены радиусом-вектором, изменяющимся по линейному закону в зависимости от центрального угла так, что верщины многогранника образуют вершины зубьев, а упругий элемент представляет собой скобу, контактирующую своими концами с зубьями в диаметрально противоположных точках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.АвторскоесвидетельствоСССР, № 277362, кл. G 01В 19/18, 1969 (1).

2.Патент Франции № 2057346, кл. G 01В 19/00, 1969.

(Н.2