"преобразователь перемещений и вибраций в электрический сигнал

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 684306 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.07.77 (21) 2503551/18-10 с присоединением заявки Мо— (23) Приоритет— (51) М. Кл

G 0l D 5/12

G 01 Н 1/08

Государственный комитет

СССР по делам изооретеннй н открытий

Опубликовано 05.09.79. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 15.09.79 (53) УДК53!.71:

:531.14 (088.8) В. И. Бугаков, Д. В. Гицу, Ф. Г. Доника, В. И. Заборовский, А. M. Иойшер и Б. П. Котрубенко (72) Авторы изобретения

Кишиневский научно-исследовательский институт электроприборостроения научно-производственного объединения «Микропровод» (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И ВИБРАЦИЙ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения малых перемещений и вибраций в сплошных твердых телах.

Известно устройство для измерения перемещений с пленочным датчиком Холла, жестко связанным с магнитной пленкой на диэлектрической подложке (1). Данное устройство не позволяет измерять малые перемещения и вибрации порядка 10 А.

Известно также устройство для измерения перемещений (2), содержащее витую упругую ленту, связанную с исследуемым объектом, и чувствительный элемент, расположенный в центральной части ленты. Недостатками данного устройства являются сравнительно большие габариты и недостаточно высокая чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности и уменьшение габаритов преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом преобразователе чувствительный элемент выполнен в виде гальваномагниторекомбинационного элемента, расположенного вдоль направления регистрируемых перемещений в магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен перпендикулярно длине элемента и napaëлельно плоскости, соединяющей середины областей с высокой и низкой скоростями

5 поверхностной рекомбинации носителей тока в гальваномагниторекомбинационном элементе.

Для уменьшения инерционности преобразователя и повышения линейности гальваномагниторекомбинационный элемент выполнен в виде отрезка литого полупроводникового микропровода с областью высокой скорости поверхностной рекомбинации носителей, выполненной в виде слоя цилиндрической формы с центральным углом не более 15 .

15 Схема описываемого устройства представлена на чертеже.

П реобр азов а тель содерж ит не подвиж ную магнитную систему, например, в виде постоянного магнита 1, между полюсами которого создано однородное магнитное поле. В зазоре между указанными полюсами расположен гальваномагниторекомбинационный элемент (ГМР-элемент) 2, например, из литого германиевого микропровода, который

684306 выводах, пропорциональное углу его поворота, а значит, и измеряемому перемещению.

Это напряжение измеряется схемой регистрации сигнала. Таким образом достигается преобразование малых перемещений и вибраций исследуемого объекта в электрический сигнал.

Совместное использование ГМР-элемента и механизма Абрамсона позволяет достичь высокой .пороговой чувствительности порядка 3 — 5 А при уменьшении габаритов

40 и простоте конструкции.

Применение витых участков упругой ленты механизма Абрамсона в качестве токовыводов ГМР-элемента снижает попе4S речные размеры устройства и индукционные наводки, что уменьшает погрешность измерения. Выполнение ГМР-элемента в виде отрезка литого полупроводникового микропровода, например из германия, с областью высокой скорости поверхностной рекомбинации носителей тока, выполненной в форме цилиндрического слоя с центральным углом не более 15, повышает линейность преобразования (за счет цилиндрической формы) и резко снижает инерционность работы пре25 образователя (за счет снижения поперечных размеров).

Внедрение предлагаемого изобретения зо позволит измерять малые перемещения и вибрации в сплошных твердых телах и оболочках, например, регистрировать начальные стадии разрушающих деформаций с целью их предотврашения.

Формула изобретения

Предлагаемый преобразователь обычно служит для измерения малых перемешений

40 и вибраций, происходящих, например, внутри малого объема исследуемого объекта (обычно сплошного твердого тела), для чего концы витых участков упругой тонкой ленты механизма Абрамсона крепятся в точках, относительно которых измеряются взаимные перемещения.

Устройство работает следующим образом.

so

При возникновении перемешении механизм Абрамсона сообщает ГМР-элементу врашательное движение. ГМР-элемент, ориентированный в магнитном поле описанным выше способом, при вращении изменяет свое сопротивление. Подключенный в электрическую схему, питающую его стабилизированным переменным током, ГМР-элемент выделяет постоянное напряжение на токозакреплен на перемычке 3 в центральной части передачи, выполненной в виде витой упругой ленты 4 (механизма Абрамсона) .

Этот механизм обеспечивает высокое передаточное отношение порядка

8 град/мкм при сравнительно малом продольном усилии 0,01 — 0,025 г/град.

ГМР-элемент представляет собой полупроводниковый кристалл, например германия, с токовыми контактами 5 и токовыводами на концах (в данном случае ими служат витые участки 4 механизма Абрамсона), противоположные грани которого обладают различными скоростями поверхностей рекомбинации носителей тока. При воздействии на ГМР-элемент магнитного поля, вектор магнитной индукции которого перпендикулярен протекающему в нем току и плоскости, соединяющей середины областей с высокой и низкой скоростями поверхностной рекомбинации, его сопротивление изменяется максимальным образом. Если питать указанный элемент переменным током, то под действием постоянного магнитного поля на его токовыводах возникает постоянное напряжение (сигнал), пропорциональное величине это; поля В предложенном устройстве ГМР-элемент расположен вдоль направления регистрируемых перемещений таким образом, чтобы вектор магнитной индукции был направлен перпендикулярно длине ГМР-элемента, а значит, и току в нем, и параллельно плоскости, соединяющей середины областей с высокой и низкой скоростями поверхностной рекомбинации носителей тока. При этом сигнал с ГМР-элемента в начальном положении равен нулю. Измеряемое напряжение с ГМР-элемента поступает в электрическую схему 6 регистрации сигнала.

1. Преобразователь перемешений и ибраций в электрический сигнал, содержаший витую упругую ленту, связанную с исследуемым объектом, и чувствительный элемент, расположенный в центральной части ленты, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения габаритов, чувствительный элемент выполнен в виде гальваномагниторекомбинационного элемента, расположенного вдоль направления регистрируемых перемещений в магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен перпендикулярно длине элемента и параллельно плоскости, соединяющей середины областей с высокой и низкой скоростями поверхностной рекомбинации носителей тока в гальваномагниторекомбинационном элементе.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности и повышения линейности, гальваномагниторекомбинационный элемент выполнен в виде отрезка литого полупроводникового микропровода с областью высокой ско684306

Составитель В. Киселев

Редактор Л. Бибер Техред О. Луговая Корректор Н. Горват

Заказ 5268/30 Тираж 866 Подписное

ЦИНИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 рости поверхностной рекомбинации носителей, выполненной в виде слоя цилиндрической формы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Абторское свидетельство СССР № 503153, кл. G 01 D 5/12, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 244668, кл. G 01 1 9/00, 1967 (прото5 тип).