Струнный измерительный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G01B5/02 G01B7/02 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к электромеханическим преобразователям линейных перемещений..

Известны механические преобразователи линейных перемещений, содержащие измерительный рычаг, передаточный механизм и чувствительный злемент, выполненный в виде скрЗЧенной ленты с отсчетным индексом (стрелкой) посредине 1 . Недостатком таких устройств является отсутствие электрического сигнала о результатах измерения и, как следствие, невозможность использования таких преобразователей в средствах автоматического контроля.

Известны также струнные измерительные преобразователи, содержащие измерительный рычаг, натянутую струну, выполненн)то в виде тонкой проволоки, магнит с охватываюпдами свободную часть струны полюсными наконечшками, автогенератор и измеритель частоты колебания струны 2Ь

Эти преобразователи для настройки нуждаются во внешних измерительных средствах. Кроме того, в процессе эксплуатации они требуют постоянного электропитания и .-не допуска-, ют проведения визуального контроля одновременно с автоматизированным.

Целью изобретения является улучшерие метрологаческих характеристик.

Для этого в предложенном преобразователе струна выполнена в виде скрученной ленты и снабжена посредине отсчетным индексом.

По сравнению с механическим преобразователем предложенный имеет более высокую точность вследствие уменьшения внутреннего трения в скрученной ленте, и как следствие, уменьшение зоны нечувствительности преобразователя.

На чертеже изображен струнный измерительный преобразователь.

Преобразователь содержит корпус 1, внутри которого закреплен измерительный рычаг 2 с измерительным наконечником 3. Ведомое гшечо рычага связано с натянутой струной 4, которая выполнена в виДе скрученной ленты. Посредине струны установлен отсчетный Индекс 5 (стрелка), а корпус снабжен шкалой 6, позволяющей отмечать положение отсчетного индекса. Одна половина струны охвачена полюсными наконеч: никами магнита 7, выполненного, например, в виде электромагнита, обмотки & которого соединены с автогенератором 9 н измерителем 10 частоты. Шаг скрученной ленты выбран намного меньшим длины полюсных наконечников, что позволяет рассматривать скрученную ленту при колебаниях как изотропное тело. При использо,ванш1 в качестве магнита 9 постоянного магнита автогенератор 9 подключается непосредственно к струне 4. . Струнный измерительный преобразователь работает следующим образом. Измерительный наконечник 3 приводит во взаимодействие с контролируемым объектом, что вь1зываёт поворот измерительного рьиага 2 и удлинение струны 4. Поскольку струна выпол нена в виде скрученной ленты, такое удлинейие приводит к повороту efe среднего сечения и изменению положения отсчетного индекса 5 относительно шкалы 6, что позволяет получить вИзуальный сигнал. Одновременно увеличение йатяжения струны изменяет частоту ее собственных колебаний. Автогенератор 9 поддерживает колебания струнь, близкие к собственным колебаниям, за счет подай высокочастотного Напряжения в обмотки 8 гзлектромагнита или непосредственно на струну в случае использования постоянного магнита. Частота напряжения возбуждения может бь1ть отмечена измерителем 10 частоты, что позволяет получить электрический сигнал о результатах измерения. При ширине сечения скрученной ленты 0,12 мм, толщине .0,008 мм, шаге скрутки 2 мм и длине половины свободного зчастка 20 мм жёсткость ленты на растяжение составляет 0,18 сН/мкм, а поворот среднего сечения (от счетного индекса) - 3,3 мкм. При предварител ном, натяжении струны, равном 55 сН (начальное удлинение 300 мкм) , диапазону измерения 30 мкм будет соответствовать изменение натяжения струн на 10%. Поскольку натяжение Q. струны связано с частотой собственных колебаний зависимостью 2U |QP ,. где 1 - длина колеблющейся части струны; р - ее погонная масса, то относительное изменение частоты собственных колебаний струны составит около 5% (в первом приближении - .1.9 ), Перемещению измерительного наконечника на 1 мкм будет соответствовать изменение частоты на 0,167%. Если используемый частотомер позволяет зафиксировать такое изменение частот, то преобразователь может обеспечить измерение -с микронной точностью. Формула изобрете ни я Струнный йзмерительный преобразователь, содержащий измерительный рычаг, натянутую струну, магнит с охватывающими свободную часть струны полюсными наконечниками, автогенератор и измеритель частоты колебания струны, о тличающийся тем, что, с целью улучшения метрологических характеристик, струна выполнена в виде скрученной ленты и снабжена посредине отсчетным индексом. Источники информаш1и, принятые во внимание при экспертизе 1.Марков Н. Н. и др. Погрешность и выбор средств при линейных измерениях.М., Машиностроение, 1967, с. 217-228. 2.Агейкин Д. И. Датчики контроля и регу.лирования. М., Машиностроение, 1965, с. 314-315 (прототип).