Струнный компенсационный датчик перемещения

 

.Г Г

ОПИCАЙ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскив

Социалистических

Республик (11) 721663 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080278 (21) 2577445/18-28 (51)М. Кл.

G 01 В 7/00

G 01 L 1/10 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опублнковано150380. Бюллетень ¹10

Дата опубликования описания 150380 (53) УДК 5 31 . 71 7 . 1 (088 .8) (72) Авторы изобретения

В.М. Эйгенброт, Д.М. Агранов и Г.С. Алексеев

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (71) Заявитель (54) СТРУННЫИ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ДАТЧИК

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ьЯ, =ь0-ь С (.() с. н

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых перемещений, например деформаций упругих встав ок с илоизмерит елей .

Известен струнный компенсационный датчик перемещения, содержащий струну, одним концом связываемую с контролируемым объектом, автогенератор возбуждения колебаний струны и генератор э талонной частоты, подключенные к разным входам блока сравнения, а также индикатор (1) .

Однако точность этого датчика невысока вследствие нелинейности его выходных характеристик.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являетс я струнный к смп енса ционный датчик перемещен и я, с одержащий к орпус, собственно струну, одним концом связываемую с контролируемым объектси, блок сравнения и подключенные к его входам автогенератор возбуждения колебаний струны и генератор эталонной частоты, а также формирователь сигналов управления, подключенный входом к выходу блока сравнения, пьезопреобразователь и индикатор, подключенные к выходу указанного формирователя (2) . Благодаря введению пьезопреобразователя и формирователя сигналов управления, подаваемых на этот пьезопреобразователь, повышается линейность выходной характеристики струнного датчика и создаются условия для обеспечения колебаний струны практически на одной выбранной частоте, что уменьшает вероятность вытягивания струны из точек ее закрепления и возникновение усталости материала струны.

Недостаткси такого датчика является относительно невысокая точность и надежность, обусловленные малой механической жесткостью пьезоцреобраэователя в направлении перемещен и я к онт роли ру ем ого об ъек та .

Действительно, при перемещении объекта деформируется не ;олько струна, но и преобразователь, поэтому измеряемое струной перемещение будет равно где а К вЂ” деформация струны;

30 — перемещение объекта;

721663

A п — ДефоРмаЦиЯ пьезопРеобраэователя.

Так им об ра зом, зависимость чув— ствительности компенсационного .струнного датчика с.т жесткости пьезопреобразсвателя запишется следующим образом: с где S — чувствительность компенК сационного струнного дат чика;

S — чувствительность струнного датчика беэ ксмпенсации;

ф— жесткость пьезопреобра эователя;

C — жесткость струны.

Иэ выражения (2) видно, что чувствительность и, следовательно, точность компенсационного датчика повышаются с ростом жес".кости пьезо- Щ преобразователя. Таким образом, создание достаточно жесткого по отношению к струне пьеэопреобраэователя дает возможность построить компенсационныйй датчик перемещения, не 25 уступающий струнному преобразователю беэ компенса11ии по чувствительности и точности измерений, но обладающий линейной характеристикой.

Однако применяемый в иэвестнсм датчике пьеэопреобразователь, связанный одним краем с корпуссм датчика, а другим — co струной, позволяет достичь жесткости только посредством увеличения его размеров и, следовательно, напряжения управления пьеэо- З5 преобразователем, что нецелесообразно.

Целью изобретения является повышение точности изМерений и надежности датчика, 40

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом струнном ксипенсационном датчике перемешения пьезопреобразователь выполнен в виде биморфного пьезокерамического диска, периферийная часть которого жестко соединена с корпусом датчика, а струна закреплена вторым концом в центре диска.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого датчика.

Струна 1 одним концсм соединена с перемешающимся объектом 2. Актогенератор 3, являющийся возбудителем колебаний струны, и генератор

4 эталонной частоты псдключены к 55 разным входам блока 5 сравнения, выход которого через формирователь

6 сигналов управления подключен к индикатору 7 и биморфному дисковому пьезопреобраэователю 8, эакрепленно- 6О му по периферии в корпусе 9 датчика и соединенному в центре с другим концом струны.

Да тч ик работ ает сл едующим on раэом.

При отсутствии перемещения струна

1 к олеблетс я с частотой, рав ной частоте эталонного генератора 4. При перемещении объекта 2 частота колебаний струны 1 начинает изменяться и сигнал рассогласования с выхода блока 5 сравнения через формирователь

6 сигналов управления поступает на биморфный дисковый пьезопреобразователь 8. Под действием сигнала управления один слой диска сжимаетс я, уменьша я св ой диаметр, а второй — расши ряетс я, ув еличива я его .

За счет этого диск приобретает куполообразную форму, перемещая точку закрепления струны в сторону перемещения объекта, благодаря чему частота автогенератора возврашается к исходной величине. При этом сигнал управления, поддерживаюший посредством биморфного дискового пьеэопреобразователя частоту колебаний струны неизменной, является выходом датчика и поступает на индикатор.

Использование биморфного дискового пьезопреобразователя, соединенного в центре со струной, позволяет существенно увеличить соотношение жесткостей компенсатора и струны, не изменяя габаритов датчика и напряжения управления пьезопреобраэователем, что повышает то ;ность измерений. Кроме того, эа счет увели- чения механической прочности пьезопреобразователя повышается надежность датчика.

Формула изобретения

Струнный ксмпенсационный датчик перемещения, содержащий корпус, собственно струну, одним концсм связываемую с контролирусмым объек— том, блок сравнения и подк, юченные к его входам автогенератор возбуждения колебаний струны и генератор эталонной частоты, формирователь сигналов управления, подключенный входом к выходу блока сравнения, пьезопреобраэователь и индикатор, подключенные к выходу формирователя сигналов управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ïoâûшенин точности измерений и надежности датчика, пьезолреобразователь выполнен в виде биморфного пьезокерамического диска, периферийная часть которого жестко соединена с корпусом датчика, а струна закреплена вторым концом в центре диска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 226441, кл. G 08 С 9/00, 1967, 2 . Ав т орск ое свидетельство СССР

t) 564548, кл. G 01 L 1/10, 1976 (прототип) .

721883

Составитель C . .Скрыпник

Редактор Г. Иозжечкова Техред С.14игай Корректор Г . Назарова

Эаказ 11 7/32

Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фили.: ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4