Датчик перемещений

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений перемещений элементов конструкции. Сущность: датчик снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника. Другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника. Упругие элементы могут быть выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника. Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы. Технический результат: повышение точности измерения перемещений и упрощении конструкции датчика. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений элементов конструкции.

Известен «Датчик линейных перемещений» (а.с СССР №№847011, МПК3 G01B 7/30, опубл. 15.07.81, Бюл. №26), содержащий подвижный контакт и контактную плату, на контактной поверхности которой участки из токопроводящего материала чередуются с участками из электроизолирующего материала. Контактная плата выполнена в виде рейки из токопроводящего материала с поперечными пазами, заполненными электроизолирующим материалом, а ширина подвижного контакта меньше ширины поперечного паза.

Главным недостатком данного датчика является его сложность и, как следствие, его низкая эффективность.

В качестве прототипа для заявляемого датчика выбран «Датчик линейного перемещения» (а.с. СССР №1054671, МПК3 G01B 7/00 опубл. 15.11.83, Бюл. №42), содержащий два относительно подвижных электроконтактных элемента. Один электроконтактный элемент выполнен в виде набора фиксированных на заданных расстояниях и электрически соединенных между собой параллельно установленных пластин. Другой электроконтактный элемент размещен перпендикулярно плоскости этих пластин и выполнен в виде иглы, электроизолированной по боковой поверхности за исключением острия, длина которого не превышает заданных расстояний между пластинами первого электроконтактного элемента.

К недостаткам данного датчика можно отнести неопределенность и малую точность регистрации перемещений.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - создание конструктивно простого датчика для измерения перемещений подвижных относительно друг друга поверхностей.

Технический результат заключается повышение точности измерения перемещений и упрощении конструкции датчика.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявляемый датчик перемещений, содержащий два подвижных относительно друг друга контактных элемента, предназначенных для закрепления напротив друг друга между контролируемыми объектами, в отличие от прототипа снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника.

В заявляемом датчике перемещений упругие элементы могут быть выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые коны закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника.

Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы.

Снабжение датчика перемещений двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника, обеспечивает контакт контактных элементов в соответствии с перемещением элементов конструкции и повышает точность измерения перемещений упрощают конструкцию датчика.

Выполнение двух упругих элементов в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые коны закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника упрощают конструкцию датчика.

При выполнении внешней боковой поверхности диэлектрических оснований в форме полуцилиндра или полусферы перемещения контролируемых объектов будут определятся соответственно по линии или в точке.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен заявляемый датчик перемещений;

на фиг. 2 - первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника;

на фиг. 3 - контактные элементы с выводами А и Б.

Датчик перемещений содержит два диэлектрических основания 1 и 2, подвижно соединенных между собой двумя токонепроводящими упругими элементами 5 и 7, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания 1, в данном примере выполнения на изоляционной пластине 3, расположен первый контактный элемент 4, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент 6, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной пластине 3 на поверхности первого основания 1 со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины 6 закреплен на поверхности второго основания 2 над вторым концом печатного проводника 4.

Токонепроводящие упругие элементы 5 и 7 выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании 1 со стороны второго конца печатного проводника 4, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании 2 со стороны первого конца печатного проводника 4.

Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований 1 и 2 может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы (не показано).

Заявляемый датчик перемещений работает следующим образом.

Диэлектрические основания 1 и 2 датчика устанавливают в зазор между «соседними» поверхностями контролируемых объектов, причем уже в исходном положении диэлектрические основания 1 и 2 должны быть поджаты.

При статических и динамических воздействиях поверхности контролируемых объектов могут перемещаться относительно друг друга, тем самым сжимать или разжимать упругие элементы 5 и 7 датчика.

О величине перемещения судят по выходному сигналу, снимаемому с выводов А и Б, подключенных соответственно ко второму контактному элементу 6, выполненному в виде токопроводящей упругой пластины, и первому контактному элементу 4, выполненному в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением.

Так как удельное сопротивление первого контактного элемента 4 больше сопротивления второго контактного элемента 6, выходной сигнал зависит только от «свободной» длины зигзагообразного печатного проводника 4 (от вывода Б до точки замыкания с первым контактным элементом 4, повышается точность измерения перемещений. При сжатии и разжатии упругих элементов 5 и 7 датчика точка замыкания первого и второго контактных элементов 4 и 6 будет смещаться, тем самым изменяя «свободную» длину зигзагообразного печатного проводника 4.

Таким образом, зная, что выходной сигнал с датчика будет изменяться по следующему закону:

где U - напряжение, подводимое к выводам А и Б;

ρ - удельное сопротивление материала первого контактного элемента 4;

l - «свободная» длинна первого контактного элемента 4;

S - поперечное сечение первого контактного элемента 4,

можно определить сопротивление первого контактного элемента 4 для нескольких положений второго контактного элемента 6, тем самым получив зависимость измеренного сопротивления второго контактного элемента 6 от перемещения двух диэлектрических оснований 1 и 2.

При использовании датчика одно из диэлектрических оснований может быть жестко зафиксировано на элементе контролируемого объекта, а второе просто подпружинено о другую - противоположную поверхность контролируемого объекта, тем самым компенсируя возможные параллельные смещения исследуемых элементов конструкции.

Кроме того, для более точного измерения перемещений возможны варианты разных форм внешних поверхностей диэлектрических оснований, например в форме полуцилиндра или полусферы, тогда перемещения объектов будут определяться соответственно по линии или в точке.

Заявляемый датчик перемещений также позволяет производить измерения перемещений в достаточно широком диапазоне температур.

Для предотвращения попаданий пыли и влаги на контактные поверхности датчика вся конструкция датчика может быть герметизирована специальной пленкой, гофрой или плотно прилегающими цилиндрическими поверхностями.

1. Датчик перемещений, содержащий два подвижных относительно друг друга контактных элемента, предназначенных для закрепления напротив друг друга между контролируемыми объектами, отличающийся тем, что снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника.

2. Датчик перемещений по п.1, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника.

3. Датчик перемещений по п. 1, отличающийся тем, что внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований выполнена в форме полуцилиндра или полусферы.



 

Похожие патенты:

Использование: для изготовления датчиков деформации, силы, давления, перемещения, вибрации. Сущность изобретения заключается в том, что тензорезистор включает диэлектрическую подложку с нанесенной тензочувствительной пленкой из Sm1-xEuxS, где 0,22≤x≤0,5.

Использование: для контроля линейных перемещений. Сущность изобретения заключается в том, что потенциометрический датчик линейных перемещений содержит подвижную каретку с двумя токосъемниками, которая перемещается по двум направляющим под воздействием уплотненного по наружной поверхности штока, соединенного с контролируемым объектом, и корпуса с двумя резистивными элементами, при этом в нем подвижная каретка с двумя токосъемниками связана механически со штоком посредством безлюфтового развязывающего узла, повышающего надежность и позволяющего более точно преобразовать величину линейного перемещения контролируемого объекта в изменение значения сопротивления потенциометрического датчика линейного перемещения с нормализованным усилием страгивания на большем рабочем ходе и с обеспечением защиты от влаги и посторонних частиц.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. Основная область применения: датчики положения в системах магнитного подвеса ротора.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Сущность: определяют значения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке датчика в широком диапазоне частот.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой систему измерения положения и предназначено для определения экстремального положения (xmin, xmax) управляющих стержней ядерной энергетической установки.

Предложенный способ относится к изготовлению инструмента измерительной техники для исследований профилей топографических особенностей гладкой поверхности - ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии.

Изобретение относится к устройству (102), сконфигурированному для измерения геометрии мениска (132) текучей среды и реализуемому им способу измерения геометрии мениска.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматики и может быть использовано в датчиках, обеспечивающих измерение различных физических величин.

Изобретение предназначено для использования в производстве полупроводниковых приборов, в частности для экспонирования рисунков на полупроводниковые пластины и иные мишени.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в системе управления электрогидравлических и электромеханических приводов летательных аппаратов. Сущность: датчик содержит катушку, состоящую из двух измерительных обмоток и обмотки возбуждения, намотанных на каркасе из немагнитного материала, сердечник, выполненный из магнитомягкого материала, который соединен механически с контролируемым объектом посредством немагнитного штока. Каждая из измерительных обмоток выполнена ступенчато по всей длине каркаса и имеет два ряда витков провода, намотанных равномерно по всей длине. Обмотка возбуждения намотана поверх измерительных обмоток. Измерительные обмотки выполнены по дифференциальной схеме. Технический результат: уменьшение габаритов датчика, возможность точной регулировки крутизны выходной характеристики, исключение погрешности выходной характеристики, вызываемой колебаниями напряжения питания датчика. 3 ил.

Использование: для контроля за трещинами. Сущность изобретения заключается в том, что на расстоянии 10-20 мм от сечения элемента, в котором располагается трещина, наклеивают тензорезисторы справа и слева от трещины на обеих боковых стенках элемента таким образом, чтобы 2-3 тензорезистора располагались по длине трещины перпендикулярно трещине, и 2-3 тензорезистора располагались выше видимой вершины трещины. Затем измеряют электрические сопротивления тензорезисторов, после чего нагружают или разгружают элемент экспериментальной нагрузкой и вновь измеряют электрические сопротивления тензорезисторов, а относительные деформации вычисляют по определенному математическому выражению. Полученные значения относительных деформаций показывают на эпюре деформаций εi по высоте поперечного сечения элемента с обеих сторон от трещины для каждой боковой стенки элемента. Через вершины ординат деформаций перпендикулярно к боковым стенкам элемента проводят прямые до их пересечения со стенками и измеряют расстояние от этих точек пересечения до стенки элемента, с которой начинается трещина. По измеренным на эпюрах εi расстояниям с учетом масштабов вычисляют значения длин трещины l`тр и l``тр на поверхностях боковых стенок элемента и среднюю длину трещины. По результатам 3-5 измерений длины трещины lтр в начальный момент времени и через некоторое время t определяют скорость роста трещины под нагрузкой. Технический результат: повышение точности определения длины трещины в строительных конструкциях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к общей области осаждения керамических покрытий, создающих термические барьеры, на детали горячей части газовых турбин, таких, например, как турбореактивные двигатели. Способ оценки для оценки толщины керамического покрытия, создающего термический барьер, которое должно осаждаться с помощью физического осаждения из паровой фазы по меньшей мере из одной мишени (2) на деталь горячей части газовой турбины (3A), установленную на опорном приспособлении, при этом способ включает: стадию (E10) цифрового моделирования геометрической формы детали горячей части и ее перемещений по отношению к мишени; стадию (E20) представления моделируемой детали горячей части как поверхностной сетки и стадию (E50) оценки по меньшей мере для одного элемента сетки детали горячей части, экспонируемой для излучения от мишени во время осаждения покрытия, толщины покрытия, которое должно осаждаться на указанном элементе сетки в данный момент времени, с использованием модели излучения, моделирующей излучение от мишени, и с учетом положения указанного элемента сетки в этот момент времени по отношению к мишени. Технический результат – упрощение способа оценки толщины покрытия в большем количестве точек. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений и вибраций различных механических узлов и оборудования. Датчик линейных перемещений содержит основную измерительную обмотку для регистрации линейных перемещений контролируемого объекта, выполненную диаметром провода 0,1 мм, и дополнительно для измерения вибраций в корпус датчика включен дополнительный измерительный узел, расположенный на противоположном конце каркаса выдвижного штока, содержащий второй ферромагнитный сердечник на тяге выдвижного штока, измерительную обмотку диаметром провода 0,06 мм на фторопластовой втулке, по бокам которой закреплены ограничительные шайбы, через винтовые соединения соединяющие между собой металлический утяжелитель, имеющий небольшой зазор с двумя боковыми пружинами сжатия малой жесткости, опирающимися на опорные шайбы, закрепленные на каркасе выдвижного штока. Технический результат – повышение точности измерений. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля положения движущихся металлических частей роторных машин в энергетике, турбонасосных агрегатов в нефтегазовой промышленности и других областях. Измеритель линейных перемещений содержит дифференциальный вихретоковый преобразователь, параллельно обмотке возбуждения которого подключен конденсатор, образующий с обмоткой возбуждения параллельный резонансный LC–контур, а также индикатор и генератор. Измерительные обмотки дифференциального вихретокового преобразователя подключены через первый и второй выпрямители соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя. Дополнительно введены источник тока, амплитудный детектор, масштабный усилитель, второй индикатор, блок сравнения и вычисления. Технический результат: повышение точности измерения перемещения и расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения продольного и поперечного перемещений контролируемого объекта. 2 ил.

Изобретение может быть использовано для определения взаимного положения между двумя объектами, в частности для определения взаимного положения между клапаном и седлом клапана в двигателе внутреннего сгорания. Способ определения взаимного положения между первым корпусом и катушкой осуществляется при помощи узла датчика положения. Узел датчика положения содержит первый корпус, катушку (11), блок управления и цепь (12) датчика. Первый корпус является взаимно перемещаемым в осевом направлении относительно катушки (11). Цепь (12) датчика содержит компаратор (15), соединенный с первым ответвлением, содержащим катушку (11), выключатель (16) питания и эталонное сопротивление (18), соединенные последовательно друг с другом. Компаратор (15) выполнен с возможностью получения и сравнения мгновенного измерительного напряжения через эталонное сопротивление (18) и мгновенного опорного напряжения, генерирования изменения состояния цифрового выходного сигнала на основе взаимного соотношения между измерительным напряжением и опорным напряжением. Способ заключается в том, что посылают восходящую ветвь импульса цифрового входного сигнала от блока управления к выключателю (16) питания для создания изменения состояния выключателя (16) питания от разомкнутого к замкнутому. В блоке управления обнаруживают первое изменение состояния выходного сигнала от компаратора (15). Определяют взаимное положение между первым корпусом (10) и катушкой (11) на основе временной задержки между восходящей ветвью импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала. Способ может заключаться и в том, что в блоке управления могут обнаруживать второе изменение состояния выходного сигнала. Могут определять взаимное положение между первым корпусом (10) и катушкой (11) на основе задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала. Раскрыт узел датчика положения. Технический результат заключается в повышении точности определения взаимного положения между двумя объектами и в снижении потребления энергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых деформаций. Сущность изобретения заключается в том, что в опорной части подставок тензометра размещены магниты, обращенные друг к другу одноименными полюсами. Упругая вставка выполнена в виде нескольких соединенных между собой П-образных элементов, образованных вертикальными несквозными вырезами, направленными встречно, при этом рабочий зазор между подставками выполнен состоящим из нескольких вертикальных несквозных вырезов между П-образными элементами, а суммарная ширина этих вырезов составляет не менее 1/3 измерительной базы тензорезисторов, которые наклеены на верхние поверхности П-образных элементов, а фиксирующий элемент выполнен в виде плоской перемычки, установленной на торцевых поверхностях подставок и закрепленной на них посредством винтов. Технический результат – упрощение и ускорение его монтажа и демонтажа, исключение потери устойчивости тензорезисторов при деформациях сжатия. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам проверки работоспособности и настройки внутритрубных инспекционных приборов и может быть использовано для испытаний с целью утверждения типа средства измерений, калибровки и поверки внутритрубных инспекционных приборов на трубопроводном испытательном полигоне. Заявленный метрологический полигон включает в себя испытательный стенд трубопроводного полигона, состоящий из нескольких кольцевых петель разного диаметра, имитирующих участки магистрального трубопровода, и программно-аппаратный комплекс обработки информации, при этом испытательный стенд включает в себя съемные трубные элементы, являющиеся мерами моделей дефектов, причем съемные трубные элементы состоят из участков, которые соединены сварными швами, являющимися маркерами начала и конца каждого участка, при этом участок является зоной измерений и на нем нанесены искусственные дефекты, а съемные трубные элементы выполнены с возможностью определения типа внутритрубного инспекционного прибора как средства измерений, а программно-аппаратный комплекс обработки информации выполнен с возможностью утверждения типа внутритрубного инспекционного прибора как средства измерений и включает в себя блок по поверке и испытаниям внутритрубных инспекционных приборов и блок по калибровке внутритрубных инспекционных приборов. Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей трубопроводного испытательного полигона за счет того, что обеспечены условия для проведения метрологических работ для испытаний с целью утверждения типа средства измерений, калибровки и поверки внутритрубных инспекционных приборов как средства измерения на трубопроводном испытательном полигоне. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений параметров неравномерных магнитных полей, в частности градиента магнитной индукции или напряженности. Градиентометр напряженности магнитного поля содержит возбуждаемые этим полем два преобразователя, размещенные на базовом между собой расстоянии и вдоль магнитного поля, выходные цепи которых подключены к блоку обработки сигналов, при этом упомянутые преобразователи выполнены в виде параллельно ориентированных полупроводниковых стержневых элементов с двумя торцевыми токовыми контактами каждый, присоединенными к источнику напряжения постоянного тока, и с расположенными на их боковых поверхностях потенциальными электродами, подключенными к блоку обработки сигнала в виде последовательно соединенных блоков вычитания частот и регистрации. Технический результат – повышение чувствительности устройства, улучшение технологичности его изготовления. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений перемещений элементов конструкции. Сущность: датчик снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника. Другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника. Упругие элементы могут быть выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника. Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы. Технический результат: повышение точности измерения перемещений и упрощении конструкции датчика. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх