Задатчик микроперемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона перемещений и повышение точности - достигается за счет расположения биморфных пьезокерамических пластин и повышения линейности статической характеристики задатчика. Подача на первый вход первого дифференциального усилителя 13 задающего напряжения приводит к изгибу биморфных пьезокерамических пластин 3, которые перемещают направляющий шток 5 и связанный с ним измерительный стержень 6, перемещение которого изменяет индуктивность катушек 7 и 8, включенных противофазно. Изменение индуктивности катушек 7 и 8 вызывает изменение напряжения на выходах первого 15 и второго 16 операционных усилителей, что приводит к появлению сигналов на выходах первого 20 и второго 21 амплитудных детекторов. В результате на выходе второго дифференциального усилителя 22 появляется напряжение, пропорциональное перемещению измерительного стержня 6. Перемещение будет происходить до тех пор, пока напряжение на выходе второго дифференциального усилителя 22 не станет равным задающему напряжению. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4433706/25-28 (22) 31,05.88 (46) 23.08.90. Бюл. N 31 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) А.Г.Ершов, Ю.Л.Николаев, В,А.Смирнов и В.С.Чупак (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1427336, кл. G 01 В 3/00, 1987. (54) ЗАДАТЧИК МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — расширение диапазона перемещений и повышение точности — достигается за счет расположения биморфных пьеэокерамических пла-. стин и повышения линейности статической характеристики эадатчика. Подача на первый вход первого дифференциального усиЯ2 1587319 А1 лителя 13 задающего напряжения приводит к изгибу биморфных пьезокерамических пластин 3, которые перемещают направляющий шток 5 и связанный с ним измерительныйй стержень 6, перемещение когорого изменяет индуктивность катушек 7 и 8, включенных противофазно. Изменение индуктивности катушек 7 и 8 вызывает изменение напряжения на выходах первого 15 и второго 16 операционных усилителей, что приводит к появлению сигналов на выходах первого 20 и второго 21 амплитудных детекторов. В результате на выходе второго дифференциального усилителя 22 появляется напряжение, пропорциональное перемещениюю и эмери тел ь ного стержня 6. Пе ремещение будет происходить до тех пор, пока напряжение на выходе второго дифференциального усилителя 22 не станет равным задающему на пряжению. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1587319

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в качестве задатчика микроперемещений при аттестации и поверке средств линейных из мерений. 5

Цель изобретения — расширение диапазона перемещений и повышение точности за счет расположения биморфных пьезокерамических пластин, входящих в состав электромеханического исполнительного 10 блока, а также повышения линейности статической характеристики.

На фиг.1 приведена конструкция электромеханического исполнительного блока; на фиг,2 — функциональная схема задатчика 15 микроперемещений.

Электромеханический исполнительный блок состоит из корпуса 1, к фланцу которого с помощью зажимного приспособления 2 прикреплены одним концом биморфные 20 пьезокерамические пластины 3, второй конец которых через упругие элементы 4 связан с отсчетной поверхностью направляющего штока 5, выполненного с измерительным стержнем 6, проходящим внутри 25 первой 7 и второй 8 катушек индуктивности, установленных соосно с измерительным стержнем 6. Направляющий шток 5 установлен в направляющих корпуса 1 через элементы 9 качения, закрепленные сепаратором 10, 30

Корпус 1, закрыт крышками 11 и 12. К злектромеханическому исполнительному блоку подключен блок управления, состоящий из первого дифференциального усилителя 13, к выходу которого подключен усилитель 14 на- 35 пряжения, первого 15 и второго 16 операци онных усилителей, в цепь обратной связи которых включены первая 7 и вторая 8 катушки индуктивности. Входы первого 15 и второго 16 операционныхусилителей через первый 40

17 и второй 18 резисторы соответоственно подключены к выходу генератора 19 переменного напряжения, а выходы — к входам первого 20 и второго 21 амплитудных детекторов, выходы которых соответственно под- 45 ключены к второму дифференциальному усилителю 22. Выход второго дифференциального усилителя 22 подключен к второму входу первого дифференциального усилителя 13. 50

Задатчик микроперемещений работает следующим образом.

При подаче на первый вход первого дифференциального усилителя 13 электрического напряжения U» на его выходе появ- 55 ляется напряжение, которое усиливается усилителем 14 напряжения и вызывает изгиб биморфных пьезокерамических пластин

3 вверх или вниз в зависимости от полярности U >,, Изгиб биморфных пьезокерамических пластин 3 приводит в движение направляющий шток 5 и связанный с ним измерительный стержень 6, перемещение которого изменяет индуктивность катушек 7 и 8, причем у одной катушки происходит увеличение индуктивности, а у второй— уменьшение. Изменение индуктивности первой 7 и второй 8 катушек приводит к изменению напряжения на выходах первого

15 и второго 16 операционных усилителей и одновременно на входах первого 20 и второго 21 амплитудных детекторов. В результате на выходе второго дифференциального усилителя 22 появляется напряжение, значение которого пропорционально перемещению измерительного стержня 6 с полярностью, соответствующей направлению перемещения. Перемещение направляющего штока 5 происходит до тех пор. пока напряжение на выходе второго дифференциального усилителя 22 не станет равным

U». В этом положении направляющий шток

5остановится. Последующие его перемещения связаны с изменением Usx, Задатчик микроперемещений позволяет обеспечить диапазон перемещений до

1 мм с высокой линейностью и точностью (погрешность B пределах 0,1 мкм) в полосе частот до нескольких сотен герц.

Формула изобретения

1. Задатчик микроперемещений, содержащий электромеханический исполнительный блок, состоящий из корпуса, размещенных в корпусе направляющего штока с отсчетной поверхностью и измерительным стержнем, пьезопакета и первой катушки индуктивности, установленной соосно с измерительным стержнем, и блок управления, подключенный к электромеханическому исполнительному блоку, включающий генератор переменного напряжения и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и усилитель напряжения, первый вход дифференциального усилителя предназначен для подключения к задатчику управляющего сигнала, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью расширения диапазона перемещений, он снабжен второй катушкой индуктивности и элементами качения направляющего штока, размещенными в электромеханическом испол нител ьном блоке, корпус выполнен с фланцем, пьезопакет выполнен в виде биморфных пьезокерамических пластин, закрепленных одним концом во фланце корпуса, вторым механически связанных с отсчетной поверхностью направляющего штока, установленного в корпусе посредством элементов качения, а вторая катушка индуктивности

1587319

Составитель К.Тавлинов

Техред М,Моргентал Корректор В.Гирняк

Редактор В.Данко

Заказ 2411 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 установлена соосно с измерительным стержнем направляющего штока с зазором относительно первой катушки индуктивности, 2. Задатчик по п,1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он 5 снабжен двумя операционными усилителями, двумя резисторами, двумя амплитудными детекторами и вторым дифференциальным усилителем, входящими в блок управления, выход генератора переменного 10 напряжения через резисторы подключен к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, неинвертирующие входы которых предназначены для подключения к общей шине, между инвертирующим входом и выходом каждого операционного усилителя соответственно противофазно включены первая и вторая катушки индуктивности, выходы операционных усилителей соответственно подключены к входам амплитудных детекторов, выходы которых подключены соответственно к входам второго дифференциального усили теля, выход которого подключен к второму входу первого дифференциального усилителя.