Устройство для измерения размеров плоских поверхностей Советский патент 1982 года по МПК G01B7/12 G01B7/32 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

. 1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике н может быть использовано, в частности для измерения размеров (длины, ширины или площади) плоских поверхностей произвольной формы.

Известны резистивные датчики перемещения предназначенные для измерения размеров, содержащие омический элемент (реохорд) с подвижиым контактом, связываемым с контролируемым объектом в процессе измерения 1 .

Недостатком их является наличие скользящего контакта.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения размеров плоских поверхностей, содержащее резистивный датчик и измерительную схему, в которую этот датчик включен. Датчик в этом устройстве выполнен в виде проволоки из высокоомного материала, намотанной спиралеобразно на эластичное основание. Битки спирали разрезаны с одной стороны так, чтобы они были не замкнутые между собой. Сверху над спиралью размещен эластичный токопроводящий материал,, имеющий диэлектрическое износостойкое покрытие. Каждалй виток спирали подключен с одного конца к измерительной схеме, обеспечивающей измерение сопротивления тех витков, спирали, которые оказываются замкнутыми между собой через токопроводящий материал при прижатии его к соответствующему участку спирали объектом, площадь поверхности которого измеряется 2.

Недостатками датчиков являются ограниченная точность измерений, обусловленная относительно большим шагом навивки высо10 коомного провода, и возможность измерения с заданной точностью размеров и площади поверхностей, имеющих лишь правильную геометрическую форму.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона конт5 ролируемых поверхностей, т.е. обеспечение возможности измерения с заданной точностью площади поверхностей произвольной формы.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения размеров плоских поверхг ностей, содержащем резистивный датчик н измерительную схему, резистивный датчик выполнен в виде плоского П-образиого зигзага из высокоомиого материала, нанесенного на жесткое диэлектрическое основание. и размещенной над ним эластичной диэлектрической пленки с прикрепленными к ее поверхности, обращенной к плоскому зигзагу, полосками из низкоомного материала, ориентированными параллельно длинным сторонам плоского зигзага. Шаг укладки полосок из низкоомного материала хотя бы в 2 раза меньше шага укладки зигзага из высокоомного материала. Измерительная схема может быть выполнена в виде четырехплечего резистивного моста, постоянные резисторы которого размещены на общем основании с высокоомным зигзагом, образуя интегральный резистивный элемент. На фиг. 1 показан резистивный датчик, продольный разрез; на фиг. 2 - интегральный резистивный элемент устройства для измерения размеров. Устройство содержит резистивный датчик, выполненный в виде плоского П-образного зигзага 1, нанесенного на жесткое диэлектрическое основание 2, и размещенной над ним эластичной диэлектрической пленки 3, на внутренней поверхности которого, обращенной к плоскому зигзагу, закреплены полоски 4 из низкоомного материала. Эти низ коомные полоски 4 размещены с шагом а, который хотя бы в 2 раза меньше шага d зигзага 1 и расположены параллельно длинным сторонам этого зигзага. На диэлектрическом основании 2 размещены также постоянные резисторы 5-7, образующие вместе с плоским зигзагом интегральный резистивный элемент - мостовую измерительную схему, к одной диагонали которой подключается источник питания, а к другой - регистрирующий прибор (на чертеже не показаны). Контролируемый объект 8 размещается в процессе измерения поверх эластичной диэлектрической пленки 3. Устройство для измерения размеров плоских поверхностей работает следующим образом. Под действием веса контролируемого объекта 8 происходит упругая деформация диэлектрической пленки 3 на ее участке, соответствующей площади объекта. При этом полоски 4 из низкоомного материала шунтируют соответствующие участки длинных сторон П-образного зигзага 1, изменяя их суммарное сопротивление. Количество щунтированных участков высокоомного зигзага 1 определяется шириной, а длина каждого шунтированного участка определяется длиной контролируемого объекта на этом участке. В этом случае величина сигнала разбаланса на выходе измерительной схемы будет соответствовать контролируемому размеру поверхности объекта 8. Этот сигнал разбаланса может быть зарегистрирован в световой или печатной форме. Погрешность измерений не будет превыщать 0,5°/о если сопротивление единицы длины высокоомного зигзага резистивного датчика будет не менее, чем в 200 раз превыщать сопротивление единицы длины низкоомных шунтирующих полосок. Для снижения систематической погрешности измерений размеров соотношение длин коротких и длинных сторон П-образного зигзага должно быть менее, чем 0,1. Благодаря возможности изготовления резистивного датчика с малыми шагами укладки низкоомных и высокоомных полос особенно при интегральном исполнении обеспечивается высокая дискретность измерений и большая точность при измерении площади поверхностей произвольной формы. Формула изобретения 1. Устройство для измерения размеров плоских поверхностей, содержащее резистивный датчик и измерительную схему, огличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения и расширения диапазона контролируемых поверхностей, резистивный датчик выполнен в виде плоского П-образного зигзага из высокоомного материала, нанесенного на жесткое диэлектрическое основание, и размещенной над ним эластичной диэлектрической пленки с прикрепленными к ее поверхности, обрашенной к плоскому зигзагу, полосками из низкоомного материала, ориентированными параллельно длинным сторонам плоского зигзага. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шаг укладки полосок из низкоомного материала хотя бы в 2 раза меньше шага укладки зигзага из высокоомного материала. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что измерительная схема выполнена в виде четырехплечего резистивного моста, постоянные резисторы которого размещены на общем основании с высокоомным зигзагом, образуя интегральный резистивный элемент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 195641, кл. G 01 D 5/16, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 578561, кл. G 01 В 7/12, 1974.

4 1

фыг.1