Устройство для определения поступательного перемещения


 

G01P1/00 - Измерение линейной или угловой скорости, ускорения, замедления или силы ударов (толчков); индикация наличия, отсутствия или направления движения (измерение или регистрация кровотока A61B 5/02,A61B 8/06; контроль скорости или ускорения транспортных средств с электроприводом B60L 3/00; осветительные системы транспортных средств, приспособленные для указания скорости B60Q 1/54; определение положения или направления в навигации, измерение расстояний в геодезии или топографии G01C; комбинированные измерительные устройства для измерения двух или более переменных параметров движения G01C 23/00; измерение скорости звука G01H; измерение скорости света G01J 7/00; измерение направления или скорости твердых объектов путем отражения или переизлучения

Владельцы патента RU 2515072:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для определения поступательного перемещения, содержащее источник излучения и приемник, введены измеритель амплитудно-частотных характеристик, элементы ввода и вывода электромагнитных колебаний, чувствительный элемент выполнен в виде открытого резонатора с вогнутой металлической пластиной и плоской металлической пластиной, снабженной металлической трубкой, причем выход источника излучения соединен с элементом ввода электромагнитных колебаний, элемент вывода электромагнитных колебаний через приемник подключен к измерителю амплитудно-частотных характеристик. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.

Известен реостатный датчик линейных перемещений (см. А.Г.Гарганеев. «Технические средства автоматизации и управления», Томск, ТУСУР, 2007, с.216), в котором при перемещении скользящего контакта по поверхности плоского реостата, представляющего собой обмотку, намотанную на диэлектрический каркас, информацию о величине линейного перемещения изделия получают напряжением (током), снимаемым с одного из плеч реостата и скользящего контакта.

Недостатком этого известного датчика является ненадежность, связанная с износом скользящего контакта.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип лазерный преобразователь линейных перемещений (см. В.Г.Лукашкин, В.Г.Гарипов, А.Г.Полыванный и др. «Современные автоматизированные средства измерений, контроля и управления», Москва: МГУПИ, 2011, С.552). В этом бесконтактном преобразователе число полос интерференции двух пучков, отраженных от неподвижного и подвижного отражателей, является функцией линейного перемещения.

Недостатком этого преобразователя следует считать невысокую точность, связанную с нестабильностью интерференционной картины двух лазерных пучков.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в устройство для определения поступательного перемещения, содержащее источник излучения и приемник, введены измеритель амплитудно-частотных характеристик, элементы ввода и вывода электромагнитных колебаний, чувствительный элемент выполнен в виде открытого резонатора с вогнутой металлической пластиной и плоской металлической пластиной, снабженной металлической трубкой, причем выход источника излучения соединен с элементом ввода электромагнитных колебаний, элемент вывода электромагнитных колебаний через приемник подключен к измерителю амплитудно-частотных характеристик.

На чертеже схематично представлено предложенное устройство.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что изменение резонансной частоты открытого резонатора, обусловленное деформацией его плоской металлической пластины, дает возможность измерить величину поступательного перемещения контролируемого объекта.

Наличие в заявляемом устройстве совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить поставленную задачу определения поступательного перемещения на основе использования деформации плоской металлической пластины с металлической трубкой открытого резонатора при воздействии на металлическую трубку объекта поступательного перемещения с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения.

Устройство содержит источник излучения 1, элемент ввода электромагнитных колебаний 2 и элемент вывода электромагнитных колебаний 3, закрепленные снаружи на разных сечениях вогнутой металлической пластины 4 открытого резонатора, приемник 5, соединенный выходом с измерителем амплитудно-частотных характеристик 6, металлическую трубку 7, закрепленную снаружи на плоской металлической пластине 8 открытого резонатора.

Устройство работает следующим образом. Выходным сигналом источника излучения 1, прошедшим через элемент ввода электромагнитных колебаний 2, возбуждают электромагнитные колебания в открытом резонаторе, состоящем из вогнутой и плоской металлических пластин 4 и 8 соответственно. При отсутствии поступательного перемещения, т.е. состояние плоской металлической пластины с металлической трубкой 7 без деформации срединной поверхности плоской металлической пластины, определяют собственную резонансную частоту открытого резонатора. Для этого сигнал, свидетельствующий о факте резонанса в открытом резонаторе, с помощью элемента вывода электромагнитных колебаний 3, переносится на вход приемника 5 (детектора). После этого выходной продетектированный сигнал последнего поступает в измеритель амплитудно-частотных характеристик 6. Здесь по пику амплитудно-частотной характеристики резонансного сигнала открытого резонатора определяют собственную резонансную частоту открытого резонатора при отсутствии поступательного перемещения.

В данном техническом решении воздействие поступательного перемещения на плоскую металлическую пластину открытого резонатора осуществляется через свободный конец металлической трубки, закрепленной другим концом в центре плоской металлической пластины и направленной в сторону объекта перемещения. Под воздействием перемещения плоская металлическая пластина будет деформироваться и в результате этого изменится резонансная частота открытого резонатора. Изменение (сдвиг) резонансной частоты резонатора, как уже было отмечено выше, также можно наблюдать на экране измерителя амплитудно-частотных характеристик (изменение вершины тока амплитудно-частотной характеристики). Отсюда заключаем, что при наличии поступательного перемещения по измерению резонансной частоты открытого резонатора можно определить величину перемещения.

Пусть fr частота открытого резонатора при отсутствии перемещения (плоская металлическая пластина без деформации). При деформации (поперечный изгиб) плоской металлической пластины (наличие поступательного перемещения) из-за того, что расстояние между вогнутой металлической и плоской металлической пластинами открытого резонатора увеличивается, частота резонатора должна уменьшаться и наоборот. Если обозначить f2 частоту резонатора при наличии поступательного перемещения слева направо, то по разности fr-f2 можно определить величину поступательного перемещения. При этом следует отметить, что максимальный изгиб плоской металлической пластины, направленный в сторону объекта перемещения, должен соответствовать максимальному перемещению объекта, например, слева направо, а нулевой изгиб (плоская форма пластины) - отсутствию перемещения (перемещение справа налево). В силу этого максимальная резонансная частота открытого резонатора будет соответствовать отсутствию перемещения, а минимальная частота резонатора - максимальной величине перемещения.

Согласно предлагаемому устройству источник излучения должен обладать возможностью перестройки частоты электромагнитных колебаний. Это связано с нахождением резонанса в открытом резонаторе как при отсутствии поступательного перемещения, так и при его наличии, т.е. со слежением перемещения.

При реализации данного технического решения свободный конец металлической трубки, закрепленной другим концом в центре плоской металлической пластины открытого резонатора, жестко связывается с объектом поступательного перемещения.

Предлагаемое устройство успешно может быть использовано для определения, например, поступательного перемещения цилиндра гидродвигателя.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении измерение резонансной частоты открытого резонатора, выполненного на базе вогнутой металлической пластины и деформирующейся плоской металлической пластины, обеспечивает повышение точности измерения поступательного перемещения.

Устройство для определения поступательного перемещения, характеризующееся тем, что содержит источник излучения и приемник, измеритель амплитудно-частотных характеристик, элементы ввода и вывода электромагнитных колебаний, при этом чувствительный элемент выполнен в виде открытого резонатора с вогнутой металлической пластиной и плоской металлической пластиной, снабженной металлической трубкой, причем выход источника излучения соединен с элементом ввода электромагнитных колебаний, а элемент вывода электромагнитных колебаний через приемник подключен к измерителю амплитудно-частотных характеристик.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам визуального представления водителю транспортного средства (ТС) информации о параметрах движения ТС. .

Изобретение относится к области регистрации результатов измерений в транспортных средствах. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, например, в микрогирометрах, микроакселерометрах, микродатчиках давления. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля скорости вращения, например, рабочего вала турбины. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к средствам контроля скорости и направления ветра и предназначено как для бытового применения, так и для оснащения маяков, метеостанций.

Изобретение относится к технике индикации рабочих характеристик транспортных средств (ТС) и предназначено для использования при отображении как минимум одного из параметров движения ТС и/или состояния его систем.
Изобретение относится к системам индикации параметров движения на пультах корабельных авторулевых. .

Изобретение относится к способу и устройству для индикации вектора скорости летательного аппарата. .

Изобретение относится к автоэлектронике и может быть использовано для индикации значений различных параметров системы. .

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий, а также для решения общих задач автоматизации различных производственных процессов.

Изобретение относится к области метрологии и предназначено для контроля положения и идентификации изделий. Адаптивный датчик содержит чувствительный элемент, образованный индуктивной катушкой, емкостной металлической пластиной и двумя инфракрасными фотоприемниками, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй блоки индикации, первый и второй диоды, точка соединения катодов которых и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ является первым выходом адаптивного датчика, счетный триггер, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно вторым и третьим выходами адаптивного датчика.

Использование: для уменьшения температурной погрешности датчиков физических величин: микроперемещений, давлений, ускорений, сил, моментов. Сущность способа заключается в том, что в случае применения его для индуктивных и емкостных датчиков требуется преобразование изменения индуктивности при постоянной емкости или изменение емкости при постоянной индуктивности с применением повышающего LDC-моста в изменение потенциалов его выходной диагонали.

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий.

Относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений с помощью преобразователя перемещения индукционного типа. Техническим результатом заявленного изобретения является существенное повышение надежности работы индукционного датчика положения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования движения тела человека. В первом варианте устройство выполнено с возможностью установки на голове пользователя в области его височной и/или жевательной мускулатуры и включает датчик Холла, по меньшей мере, один постоянный магнит, установленные с возможностью взаимного смещения в упруго деформируемом корпусе, и блок управления и обработки информации.

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в датчиках различных физических величин: давления, ускорения, силы, угла, момента, перемещения. Индуктивный дифференциальный измеритель перемещения содержит две индуктивные катушки с размещенным между ними ярмом на упругом подвесе, в котором каждая из катушек соединены через диод с конденсатором так, что они образуют индуктивно-диодно-емкостной мост (LDC) с выходной диагональю между точками подключения конденсаторов с соответствующим диодом и входной диагональю между общей точкой обоих индуктивных обмоток и общей точкой конденсаторов, источник постоянного напряжения и два ключа.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых положений преобразователем положения индукционного типа. Технический результат: расширение диапазона измерений, упрощение конструкции датчика, повышение точности измерений.

Изобретение относится к области автоматизации производственных технологических процессов. .

Изобретение относится к области контроля перемещения и положения нагретых металлических изделий. .

Изобретение предназначено для измерения размеров конструкций, в частности для определения протяженности и размеров здания или транспортного средства. Измерительное устройство 1 содержит два инерциальных измерительных блока 3 и 4, размещенных на расстоянии друг от друга, каждый из которых содержит по меньшей мере два акселерометра и по меньшей мере два гироскопа для восприятия вращений. Устройство снабжено средством для сопряжения с измеряемыми конструкциями. Указанное измерительное устройство и базовый пункт, обеспечивающий получение реперной точки для измерительного устройства, могут входить в состав измерительной установки. Изобретение позволяет повысить надежность результатов измерений. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх