Устройство для измерения угловых и линейных перемещений Советский патент 1947 года по МПК G01B15/00 

При измерении малых угловых и линеГшых перемещений в частности, например, перемещений указателей (измерительных ириборов) известные технические трудности создаст необходимость усиления малых наиряжений постоянного тока.

Пря.моесеточное усиление малых наиряжении иостояиного тока с помощью электронных ламп крайне ненадежно и почти не возможно. Существуюихие способы преобразования иостояиного тока в перемеиньп с последующим усилением иеременного тока громоздки, сложны н применение их имеет смысл лишь ири измерении быст)опеременных процессов. В подавляющем большинстве случаев приход-ится иметь дело с измерением и усилеиием малых иаиряжепий сравнительно медленных иропессов. Во всех этих случаях с помощью высокочувствительных указываюи;их пргборов могли бы быть получены вполне удовлетворитель 1ые рез льтаты измерений. Однако, естественно границей применимости казываюии1Х ириборов является их чувств1;тельность к напряжению. Посколько в настоящее время же почти достигнут предел чувствительности гальванометра с иепосредствеиным отсчетол: к напряжению. Бозможньп способом повьпиеиия чувствительности является из ;epeпиe .малых углов отклонения подвижной системы приборов с последующим усилением этого отклоне П я при помощи электронных ламп.

Наилучшие результаты, достигнутые в измерении угловых отклонений технических гальванометров с помощью фотоэлектрического устройства и электронных ламп, составляют 0,05° чувствительп.ость к напряжению в 30 мкв. Однако, известные фотоэлектрические ycTpoii№ 69785

ства применимы лишь д.ля усиления на мплых углах отклонения подвнжной системы; сии сравнительно громозлкн ввиду наличня осветительных устройств, оптнкн н необходимости затемнения фотоэлемента н, кроме того, часто оказываются не нригодными для неносредственных измерений, вследствие неностоянства нх характеристик во времени.

Предметом данного изобретения является устройство для изменения угловых н линейных перемещений, основанное на иснользовании радиоактивного излучения. Метод, на котором основана работа устройства, назван изобретателем «альфа-электрнческим, может ншре применяться i позволяет получ1Т1ь больший коэффнниент усиления, нежели фотоэлектрический метод.

Предлагае.мое устройство основано на измерении тока между двумя рездсленными воздушным нромежутком нластииами камеры, включенной последовательно с нсточннком постоянного тока на вход электронного вольтметра. В таких устройствах неремешение одной из нластнн илн вводимой между иластинами заслонки, связанной механнческн с контролируемы.м объектом, вызывает изменеине тока .между пластинамн и соответствеипое из.меиеине нанря 1 ення на входе вольтметра. Отличительной же особенностью нредлагаемого устройства я5ляется покрытие внутре1Н4ей поверхности н.ластин или заслонки радиоактивным веществом для созда1н-)я ионного тока между нластнна.ми, которые, таким образом, образуют электроды ионизационной камеры. В качестве одной из пластин или заслонки .может быть нсно.мьзована подвижная деталь контролируе.мого объекта.

На фиг. 1 и 2 иоказана принципиальная схема бесконтактного альфа-электрнческого усилителя, измерителя и передатчика угловых отклонений некоторого механиз.ма (в частном случае, это может быть подвижная снстема из.мерительного нрнбора); на фиг. 3 н 4-два варианта.

В варианте но фиг. 1-2 н:- указате.те подвижной системы А укреплен флажок-заслонка В таки.м образом, что при повороте подвижной систе.мы заслонка сможет свободпо нере.мендатьея между пластинами иопизациоиных ка.мер С и Д, перекрывая большую или меньшую плоН1адь пластин. Одна или обе п;1астины камер С и Д нокрыты тонким слоем Р соли радия (илн другого радиоактивного элемента). Благодаря альфа-излучению радиоактивного э-че.ме/гга среда между пластинами окажется ионизированной, и в ненн установ1ггся некоторый ток ионизапии.

Так как 11О1Н-1запионные ка.меры С и Д соединены последовательiio по отношен1-по к нрнложенно.му напряжению ir являются н печами Измерительного .моста, то при идентнчностн камер С и Д и симметричном ноложеннн заслонки В между ка.мера.ми С и Д, в диагонали моста (между точками О и Е) не будет разности потенциалов. При повороте подвижной системы , ианример, по часовой стрелке на некоторый угол, повернется также н заслонка В. прикрывая тем самьпм в камере С путь некоторой части потока аль()а-чаетиц на участке пластин, нерекрытом заслонкой. Соответственно этому уменьшнтся величина ионного тока в камере С, и увеличится ее сонротивление. Приложенное напряжение перераспределится между еопротнвление.г ка.мер С и Д, и точками О и появится некоторая разность нотенциалоь, пропорциональная углу поворота заслонкн. Эта разность потенциалов „тегко может быть изл-герена с иомощыо лампы Э электроизмерительного прибора П, включенного в анодную цепь ламны.

Чувствительность такого усилителя можт быть во хиого рг.з повышена против обычной схемы мостг, если нодобрать соответству10И,им образом размеры камер С и Д, ко.:ичест13о радиоактизиой и rpiiложенное к напряжение так, чтобы ионные токп в каморах С и Д достигл п п ась;1цеп я.

В Згом с;|учае нпчто:-кное nsMeHeniic ионного тока, вызываемое иоBopOTOFvi заслонки, приводит к значите;1ьиым из: 1енениям )азности потеициа.юв в диагоналх ОЕ моста.

Естестиенио, что оппсанны метод liaMepennii мол.ио применить при опреде чении п)огнба пли п.тастины В, установленной около иластины или /аеж.гу иластпиалп: иоиизаиионио камеры (фиг. 3 ; 4), покрытыл;и радиоактивным веществом. В этом вариа1гге можпо ПОЛУЧИТЬ иа выходе и|)едлагаемого уст|Ю11ст;5а разность потенциа.юв в 0,2 в при Г рогибе пластины в 2,5 10- ..,..

лМежду вариантами и ио фиг. 1-2 и по ф|И. 3-4 имеется то отличие, что в иервом сл.учае изменение ионного тока достигается изменением чис,1а ал11фа-част11Ц в ионизапионноГ камере, а во втором е.чучае

-Л1зменение; 1 длины нробега а;1ьфа-ч;1СТ1щ в зависимости от ио.юже1П Я н.частипы В.

C.ioi Р реактивного вещества может быть нанесен либо на неподвнжные H.UiCTriHb ионизационных камер, ;ni6o иа зас., переменгающуюси между иластииами, еозда10ии1Ми электрическое поле. В ч;1стнс)м случае, радиоактивгюе вен1ество может быть нанесено на указате.Из нодвнжио части измерите.чьпого прибора.

Заслонка /3 может быть изготовлен.а как из неметаллического материала (с;1юда, таст:мГ1Сса и пр.), та.к is .тегкпх метал.юв и сп.тавов (алюмиппй, электрон и пр.).

Как заслоика, так и пластины г.опизаиноппо камеры могут иметь разную конфнгура1и Ю; в виде примоуго;ил1ика, , к)уга, эллииса, сероповидную форму и т. д.

Рассмотреипые примеры охватывали случаи измерения малых .П1ие;п1ь х и уг.ювых nepeMeuieiiiHr, одпако пет затрудиений и в измерении больших уг.ювых и ,пи:еГц1ых иеремещени;;. (Такие затруднения имеются в случае измерений с помощью фотоэлектрического устройства).

Значение данного изобретения выходит за рамки решения тех нескольких технических задач, которые были указаны выше. Нет надобности иеисчис.чять все с.чучаи возможного использования нзобретення. Можно указат, лишь на иекоторгые чаетные случаи. Так, например, онреде.чеиие уг/ювого перемещеи я но альфа-электрическому мето.чу можно нримегдггь: при отсчете откл.онения нодвижной системы миллиамперметра, гальвапомстра и т. и. при измерениях электрических и неэлектрических ве.1ичип; в с.тедящих С1-;стемах; в схемах автоматического улравления. регу.чирования и заииггы; в схемах телеизмерений и телемеханики.

Определение линейного пере ;ещеиия но а.1ьфа-э.тектричсекому методу может иайти примеиение в вибрографах, тензометрах, акселерометрах, измерителях давления и др. метеорологических величии, в весах, измерителях размеров.

-Предмет изобретения

1. Устройство д.1я измереиия уг.ювых и лине11иых иеремеи1,ениГ,

-3-j 9 6978п

iM.Mfiip.HM) o;;-;, 0 :;p:i; ;ir);:rii/Kiioi системы нзмерите.чыюго прибора, (:c:ioiu;;:iioc ;,3-,ei) конного токл между двумя разделенными вочдушиым .llpo le/кyтк()м псс.чедовате.мьно с источником постоянного тока на вход з.1сктр01П ого вольтметра с тем, чтбы нереглещение одной из пласт1 н и.1п В150димой .между гк1астинамп заслонки, связанной механически с К01 трол1;|)уемым обьектом, вызывало изменение ионного тока между п,1аст) и соответствегпюе изменение иапряжения па входе ио.1ьт.метра, отличающееся тем, что ДсТЯ создания ионно:о тска BiiyTpeHHSiii noBi-pxirocTb пластин или заслонки покрыта радиоактивHbiTsi веп1ествол;.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю пд е е с я тем, что в качестве о iHofi из H.iacTHii n.:iH зас.тоьки испо.льзуется подвижная деталь коптро;1ир -емого объекта.