Устройство для измерения перемещений Советский патент 1977 года по МПК G01B7/00 

1

Р1зобретение относится к измерительной технике и может быть иснользовано для многоканального длительного измерения в меняющихся температуриых условиях, например при полевых испытаниях сооружений и конструкций.

Известны устройства для измерения перемещений, содержащие корпус с резистором, принцип действия которых основан на изменении их омического сопротивления. Эти устройства используют в многоканальных автоматических измерительных системах с цифровой регистрацией результатов измерений, а также с последующей обработкой цифровой вычислительной машиной. Недостатком этих устройств является необходимость преобразования выходного сигнала в цифровую форму, а также нестабильность нараметров элементов всей измерительной схемы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее корпус с рабочей и измерительной камерами, частично заполнеииыми токопроводящей жидкостью, например ртутью, проволочный резистор, расположениый в измерительиой камере и коитактирующий с токопроводящей жидкостью, шток и поршень, расиоложеииые в рабочей камере.

К недостаткам известного устройства относятся погрешности, вызваиные зависимостью омического соиротивления резистора и объема токопроводящей Ж11дкостн от температуриых условий, ногрешиости, связанные с относительно малым сопротивлением проволоки резистора и возн11каюи1ис при коммутации выходной цепи, а также при преобразованип изменений ее сопротивлений, иеопределеииостью положения поверхности ;eниcкa токопроводящей жидкости (напрпмер, ртути, форма поверхиости которой зависит от температуриых условий, копцеитрацпи растворенных в ней веществ и других факторов). Кроме того, измеряемое :1еремеп 1,еиие ограничено по направлению и скорости измерений. Выходной сигнал устройства имеет аналоговую форму и при использоваиии этого устройства в миогоканальных системах с цнфровой регпстрацпей результатов измеренпй требуется спецпальный аналогово-цифровой преобразователь. Все это ограничивает область применения известного устройства и снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что корпус выполнен с окном, служащнм измерительной камерой, а проволочный резистор выполнен в

виде спирали, намотанной на корпус и изолированной от него.

Кроме того, устройство снабжено электромагнитной катушкой, надетой на корпус поверх резистора, а поршень выполнен из ферромагнитного материала. Измерительная камера может быть выполнена капиллярной, герметизированной и заполненной в свободном от токопроводяш,ей жидкости объеме газом под избыточным давлением, например водородом.

На чертеже изображено иредлагаемое устройство.

Устройство измерения иеремеш,ений содержит кориус 1 с сообш,ающимися между собой рабочей 2 и измерительной 3 камерами, частично заполненными токопроводящей жидкостью 4, например ртутью, контактируюш,ей с проволочным резистором 5, расположенным в измерительной камере 3. В рабочую камеру

2вмонтирован шток 6, выиолненный из материала исследуемого объекта, один конец которого взаимодействует с ферромагнитным поршнем 7, а другой - с исследуемым объектом 8. Проволочный резистор 5 выполнен в виде сиирали, намотанной на корпус 1.

В рабочую камеру вмоитирован уиор 9, фиксируюидий базовое крайнее положение поверхности поршня 7. Измерительная камера

3выполнена в виде паза на боковой поверхности корнуса 1, ограниченного снаружи проволочным резистором 5, а с внутренней стороны - упором 9, являюш,имся сердечником электромагнитной катушки 10, надетой на корпус поверх резистора 5. Измерительная камера 3 выполнена капиллярной, герметизирована и заполнена в свободном от ртути объеме нейтральным газом под избыточным давлением, например водородом.

Устройство работает следующим образом.

Измеряется начальное положение исследуемого объекта 8 до его иеремеш,ения включением питания катушки 10. При этом ферромагнитный поршень 7 перемеш,ается из текуш,его положения в базовое. Вместе с поршнем перемещается токопроводящая жидкость

4в рабочей камере 2 и измерительной камере 3, последовательно шунтируя витки проволочного резистора 5. Величина омического сопротивления резистора 5 изменяется ступенчато. Эта величина может быть иреобразована в импульсную величину путем включения устройства в схему с дифференцирующей цепочкой. Количество импульсов подсчитывается с помощью счетчика имиульсов (наиример, программного реверсивного счетчика импульсов Ф5007). Ири перемещении исследуемого объекта В взаимодействующий с ним шток 6 перемещается, и изменяется расстояние между ферромагнитным поршнем 7 и упором 9.

Измеряется конечное положение исследуемого объекта 8 после его перемещения путем определеиия количества имиульсов, полученных при шунтировании витков резистора 5 токопроводящей жидкостью 4. По разности количества импульсов, полученных в начальном и конечном положениях исследуемого объекта 8, определяется его перемещение. Возвращение поршня 7 в положение после выключения питания катушки 10 осуществляется под действием давления нейтрального газа, обесиечивающего иодпор токопроводящей жидкости и плотный ее прижим к ферромагнитному поршню 7. Измерение производится при любом пространственном положении устройства.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения перемещений, содержащее корпус с рабочей и измерительной камерами, частично заполненными токопроводящей жидкостью, например ртутью, проволочный резистор, расноложенный в измерительной камере и контактирующий с токопроводящей жидкостью, шток и поршень,

расположенные в рабочей камере, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, корпус выполнен с окном, служащим измерительной камерой, а проволочный резистор выполнен в виде спирали, намотанной на корпус и изолированной от него.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено электромагнитной катушкой, надетой на кориус поверх резистора, а поршень выполнен из ферромагнитного материала.

3.Устройство по и. 1, отличающееся тем, что измерительная камера выполнена капиллярной, герметизирована и заиолнена в свободном от токопроводящей жидкости объеме газом под избыточным давлением, например водородом.

0