Датчик линейных перемещений Советский патент 1981 года по МПК G01B7/00 

1

-Изобретение относится к технике измерений, в частности к измерению линейных перемещений, скоростей.

Известен датчик линейных перемещений, содержащий систему электромагнитных катушек, укрепленных на . стволе, соединенных последовательно, и сильный магнит в поршне. При движении поршня внутри ствола в катушках возникает электродвижущая сила, регистрируемая осциллографом 1.

Однако данный датчик не обеспечивает высокой точности измерения линейных перемещений объекта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик, содержащий подвижный контакт и контактную плату, на контактной поверхности котЪрой участки из токопрОЕОдящего материала чередуются с участками из электроизолирующего материала, причем проводящие участки последовательно соединяются друг с другом через резисторы. Ширина подвижного контакта в известном датчике превышает ширину непроводящего участка на контактной поверх.ности 2 .

У известного датчика величина выходного сигнала пропорциональна

величине измеряемого перемещения, что ограничивает диапазон измеряемых перемещений с заданной точностью. В этом случае незначительному перемещению объекта, определяемому заданной ТОЧНОСТЬЮизмерений, должно соответствовать изменение сигнала датчика, которое не должно быть меньше некоторой величины, определяемой свойствами регистрирующего устройства.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых перемещений и упрощение конструкции датчика.

15

Указанная цель достигается тем, что в датчике линейных перемещений контактная плата выполнена в виде рейки из токопроводящего материала с поперечными пазами, заполненными

20 электроизолирующим материалом, при этом ширина подвижного контакта датчика меньше ширины поперечного паза. На фиг. 1 схематически изображено устройство, в составе которого описы25ваемый датчик может использоваться для измерения линейных перемещений и скоростей движения объекта в случае, когда объект изменяет направление и скорость движения;

30 на фиг. 2 - кривые, запис,анные на

ленте осциллографа в частном случае перемещения объекта.

Устройство содержит потенциометрический датчик 1, описываемый дискретный датчик.2, подвижный контакт 3 жестко связанный с переме.дающимся объектом 4, ишейфовый осциллограф 5. Чувствительный элемент датчика 2 выполнен ь виде рейки б из токопроводящего материала с поперечными пазами калиброванной ширины на контактной поверхности, которые расположены на калиброванных расстониях друг от друга и заполнены электроизолятором 7,

Протяженность участков рейки лН; определяется с необходимой точность инструментальным измерением.

При движении объекта контакт 3 перемещается по чувствительным элементам датчиков 1 и 2, а на светочувствительной ленте 8 (фиг, 2) осциллографа 5 записываются отметки времени, кривая 9 пqкaзaний датчика 1 и система прямоугольных импульсов 10 от датчика 2. Каждому из импульс соответствует определенныйучасток рейки датчика 2.

Кривая 9 позволяет установить направление движения, моменты нач;ал и прекращения движения объекта и дает качественную картину динамики движения, об изменении скорости движения можно судить по изменению наклона касательной к кривой 9, Средняя скорость движения объекта на Каждом из i-тых -участков определяет по формуле

V.

где Н - ширина i-того участка рейк

датчика 2;

bt - время прохождения контактом 3 этого участка рейки, Расстояние дS, пройденное объект за время it, определяется с помощью соотношения

(н-

+ ь н

+ iH

MI

где индексы н и k соответствуют номерам участков рейки датчика 2, на которых находился контакт 3 в момент начала и окончания промежут времени b.t, а ьНц и - части длин участков рейки, пройденные контактом 3 в начале и конце отсчета промежутка времени t. Погрешность в определении перемещений и скоростей объекта в дайном случае не зависит от класса используемого

осциллографа и блоков электропитания, а определяется точностью инструментального измерения участков рей.ки датчика и точностью отметчика времени. Поскольку время и длину е участков рейки можно измерять с высокой точностью,- то это определя.ет высокую точность нахождения величин перемещений и ск.: ростей объекта.

Так как выходной сигнал описывав« мого учаотка имеет вид систе1 1Ы импульсов прямоугольной формы, амплитуда которых постоянна (не зависит от величины перемещения объекта),то диапазон измеряемых перемещений при использовании описываемого датчика

5 ограничивается только размерами самого датчика.

Использование предлагаемого,датчика линейных перемещений позволяет расширить диапазон измеряемых переQ мещений,повысить точность измерения больших перемещений. Испытания описываемого датчика показали, что погрешность определения перемещений поршней мультипликатора давления

5 снизилась более чем на порядок, а скорости - более чем в 3 раза.

Формула изобретения

р. Датчик линейных перемещений, содержащий подвижный контакт и контактную плату, на контактной поверхности которой участки из токопроводящего материала чередуются с участками из электроизолирующего

. материала, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых перемещений и упрощения конструкции, контактная плата выполнена в виде рейки из токопро0 водящего материала с поперечными пазами, заполненными электроизолирующим материалом, а ширина подвижного контакта меньше ширины поперечного паза.

г . Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Циклис Д.С., Родина М.Д. Электромагнитный метод измерения скорости движения поршня в адиабатической установке. Приборы и техника эксперимента , 1968, № 1, с. 190-191.

. 2; Агейкин Д.И. и др. Датчики систем автоматического койтроля и регулирования. М., Машгиз, 1959, с. 14-15 (прототип).

//