Датчик перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B17/00 

(54) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области приборостроения И может быть использова- .но в измерительной технике и метрологии в качестве прецизионного измерителя перемещения. Известен датчик перемещений, содерж щий пьезоэлемент с двумя электродами, один из которых жестко закреплен на пьезоэпементе . Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Это достигается за счет того, что электрод, закрепленный на пьезоэпементе выполнен переменной толщины, а другой электрод установлен с возможностью перемещения вдоль поверхности пьезоэпемента. На чертеже изображен предлагаемый датчик перемещений. Устройство содержит пьезоэлемент 1, электрод 2, закрепленный ка аьезоэпе- менте 1, выполнен переменной толщины, а другой электрод 3 установлен с возмож ностью перемещения вдоль поверхности пьезоэлемента 1, электронный возбудитель 4 и регистратор 5. Устройство работает следующим образом. В исходном положении подвижный электрод 3 устанавливается таким образом, чтобы его плоскость симметрии проходила вдоль плоскости раздела массы электрода 2 . Частота пьезоэлектрических колебаний в этом положении- определяется толщиной активной зоны и суммарной массы части электрода 2, находящегося в активной зоне. С электродов 2, 3 через эпектронный возбудитель на регистратор 5 снимается электрический сигнал, частота которого соответствует HyneBON-iy перемещению подвижной части устрой ства, па KOTOpON укреплен электрод 3, При отклонении подвижного электрода 3 вправо (см. чертеж) масса электрода 2 в активной зоне увеличится (на чертеже большая масса обозначена большей толщиной электрода 2), В силу действия

727976 (;сы эффвкта частота пьеаоэлектрй чоских колебаний в активной зоне уменьшится. Причем, прямопропорцйональное иэменение масси (при прямоугольном электроде ) приводит к прямо пропорциональному умен гашению частоты колебаний. Регистратор 5 будет показывать уменьшени частоты. При бтКпбненйн подёийшого§ШК рода влево от исходного положения масса элек трода 2 в активной зоне уменьшится . Частота пьезоэлектрических колебаний в активной зоне увеличится. Регистратор 5 будет регистрировать увеличение частоты выходного .сигнала. Чувствительность устройства зависит от изменения массы электрода 2, приходящейся на единицу длины. Чем бо 1Ьше, изменение массы электрода 2 на единицу длины, тем больше изменение частоты, при ходящейся на единицу длины. Изменение направления перемещения вызывает изменение знака прироста частоты. Благодаря добротности пьезокварцёвых peaoHiaTopce, предлагаемое устройств обеспечивает стабильность нулевого поло жения и коэффициента преобразования, что обеспечивает, высокую точность измерения перемещения. Высокая чувствительность пьезокварцевого резонатора 1 к изменению массы электрода 2 обеспечивает возможность измерения весьма малых перемещений в широком диапазоне измерений. На изготовленных макетах были измерены перемещения подвижного электрода в пределах от 0,01 мкм до 12 мм. Формула изобретения ., . . /::. : л Датчик перемещений, содержащий пьезоэлемент с двумя электродами, один из которых жестко Закреплен на пьезоэлементе, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, электрод, закрепленный на пьезоэлементе, выполнен переменной толщины, а ;цзугой электрод установлен с возможностью перемещения вдоль поверхности пьезрэлёмента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. АгеЙкин Д, И. Датчик контроля и регулирования, М., Машиаостроение, 1965, с. 210-211, фиг. 1 2ОО (прототип.)