ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ОТСЧЕТА ПОКАЗАНИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Советский патент 1948 года по МПК G01D5/30 

Для дистанционного отсчета показаний измерительных приборов широко известно применение приспособлений, состоящих из фотоэлемента, осветителя и заслонки, соединенной механически с подвижной системой прибора и служащей для изменения количества света, падающего на фотоэлемент соответственно отклонению прибора.

С целью повышения точности отсчета, согласно изобретению, предлагается выполнять фотоэлемент в таком приспособлении составным из двух частей, у одной из которых на протяжении полного хода заслонки освещенность изменяется постепенно, а у другой - периодически от нуля до максимума. Таким образом полное изменение тока первой части фотоэлемента происходит при полном отклонении подвижной части прибора, а второй - на протяжении некоторой доли указанного отклонения и повторяется несколько раз.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого приспособления, на фиг. 2 и 3 - его детали, на фиг. 4-7 - приборы, снабженные предлагаемым приспособлением.

Через центральное отверстие неподвижного фотоэлемента 4 (фиг. 1) проходит поворотная ось 1, на конце которой укреплена заслонка 3, выполненная в виде решетки из параллельных или радиально расположенных пластин. Заслонка 3 изображена на фиг. 3, на которой цифрой 11 обозначены указанные непрозрачные пластины. Фотоэлемент 4, схематически изображенный на фиг. 2, разделен по стрелкам 8, 9 и 10 на три части Ш (шкала), Н (нониус) и K (корректор), включенные в цепи гальванометров самостоятельно через зажимы 2 (фиг. 1), присоединенные к слою золота 5 и, следовательно, являющиеся в данном случае отрицательными электродами. Положительный электрод 6 является общим для всех трех частей фотоэлемента. Часть Н фотоэлемента покрыта непрозрачными полосами 7 (фиг. 2).

При постоянной освещенности фотоэлемента и неподвижной заслонке 3 точки в цепях Н (нониуса), Ш (шкалы) и K (корректора) постоянны.

При вращении заслонки 3 против часовой стрелки происходит следующее изменение показаний гальванометров.

Гальванометр в цепи фотоэлемента - корректора K - не меняет показания, так как при повороте заслонки освещенность поверхности фотоэлемента не изменяется. Показание гальванометра в цепи фотоэлемента - шкалы Ш - уменьшается пропорционально величине угла поворота заслонки, вследствие того что непрозрачный сектор надвигается на поверхность шкалы. Показание гальванометра в цепи фотоэлемента - нониуса Н - периодически изменяется при повороте на один зубец или на один промежуток от максимума до нуля или от нуля до максимума и т.д.

Приспособление дает возможность с большой точностью определить изменение угла поворота его оси. Угол поворота оси при соединении ее с соответствующим измерительным прибором может быть пропорциональным току, напряжению, давлению, температуре, линейному удлинению стержня и т.п.

Некоторые варианты применения предлагаемого приспособления в различных измерительных приборах описываются ниже.

На фиг. 4 показана схема чувствительного манометра. Патрубок 12 присоединяется к камере, прибору и т.п., в которых измеряется давление. Давление воздуха в патрубке 12 через капилляр 13 передается спирали 14, причем угол раскручивания ее будет пропорционален давлению. Спираль 14 соединена поводком с осью 1, на которой жестко укреплена заслонка 3 предлагаемого приспособления.

Измерение температуры отличается от измерения давления тем, что капилляр 13 присоединяется к замкнутой полости, наполненной газом (полость на фиг. 4 не показана). Так как зависимость давления газа от температуры выражается законом Шарля, то, зная давление, можно определить температуру.

На фиг. 5 показана схема дистанционного тензометра, точность показаний которого не зависит от температуры среды и влажности воздуха. Тензометр имеет призмы 15 и 16, ребра которых прижимаются к измеряемой балке так, чтобы они не могли перемещаться относительно балки. Призма 16 укреплена на раме измерительного прибора жестко, а призма 15 является коротким плечом рычага 17′, поворотного на оси 15′. При изменении нагрузки, приложенной к балке, вследствие ее деформации система рычагов 17-17′ и эксцентрик 18 вызывает вращение заслонки 3 приспособления. Угол поворота заслонки зависит только от деформации балки. Описанный тензометр может быть использован в нефтяной промышленности как динамограф - прибор, измеряющий напряжение в штангах насоса, и как дриллометр-прибор, определяющий давление бурильного инструмента на забой скважины.

На фиг. 6 изображена схема дистанционного ареометра. На поплавок 19 действуют следующие силы: вес поплавка в пустоте, натяжение пружин 20 и 21 и выталкивающая сила Архимеда. Изменение плотности среды вызывает изменение выталкивающей силы поплавка, которая используется для вращения заслонки 3 приспособления. Прибор градуируется в единицах плотности.

На фиг. 7 изображен прибор для определения ускорения силы тяжести (дистанционный гравиметр). Заслонка 3, выполненная из тонкой слюдяной пластинки, установлена на оси с возможно меньшим трением. Шарик 22 и пружина 24 уравновешивают друг друга. При изменении силы тяжести шарика нарушается равновесие системы, вследствие чего заслонка поворачивается на некоторый угол, по которому определяется изменение веса.

В случае использования предлагаемого приспособления для измерения силы и напряжения переменного тока заслонка 3 закрепляется на оси электроизмерительного прибора. Угол поворота экрана градуируется в единицах тока или напряжения.

Предлагаемое приспособление может быть также использовано в приборе для определения коэфициента линейного расширения; в этом случае удлинение испытуемого образца используется для поворота заслонки.

Приведенными выше примерами области применения приспособления не ограничиваются, и оно может быть использовано и в других измерительных приборах.

1. Приспособление для отсчета показаний измерительных приборов, состоящее из фотоэлемента, осветителя и заслонки, соединяемой механически с подвижной системой прибора и служащей для изменения освещенности фотоэлемента соответственно отклонению прибора, отличающееся тем, что с целью повышения точности отсчета фотоэлемент составлен из двух частей, у одной из которых на протяжении полного хода заслонки освещенность изменяется постепенно, а у другой - периодически от нуля до максимума, с тем чтобы полное изменение тока первой части фотоэлемента происходило при полном отклонении заслонки, а второй - на протяжении некоторой доли указанного отклонения и повторялось несколько раз.

2. Форма выполнения приспособления по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность второй части фотоэлемента покрыта непрозрачными полосами, а заслонка выполнена в виде решетки из параллельно или радиально расположенных пластин.

3. Применение приспособления по п.п. 1 и 2 в качестве датчика электрической системы передачи показаний на расстояние, например, в барометрах, манометрах, тензометрах, ареометрах и т.д.