Устройство для измерения перемещений(его варианты)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистическим республик (u) 983457 (61)Дополнительное к авт. свид-ву—

{22) Заявлено 13.07.81(2!) 3314941/25.-28

Р }М К з с присоединением заявки Йо(23) Приоритет— а Ol В 13/ог

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 531.717.1 (088. 8) Опубликовано 231282 Бюллетень ее. 47

Дата опубликования описания (72) Авторы изобретения

Ю.A. Ариртов и В.Н. Стобецкий (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (ЕГО ВАРИАНТ) \

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при индикации положения элементов гидротехнических сооружений, частей химических и атомных реакторов механизмов и устройств подводного строительства и промысла, которые . периодически устанавливаются иэ некоторого центрального положения в периферийные и обратно.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее неподвижные датчики сопло-сопло и расположенный между ними подвижный нормально осям датчиков экран с передней торцовой "гранью для взаимодействия со струями датчиков, а задней частью жестко закрепленный на объекте, перемещение которого контролируется.

Центральный датчик и два датчика расположены на оси устройства на расстрянии с . друг от друга, равном величине перемещения в одну сторону от центрального датчика в направлении оси устройства.. Оси этих трех датчиков проходят через контролируемые

:положения, расположенные на оси уст-ройства, 4п датчика для измерения перемещений в 4п контролируемых положениях плоскости расположены rpyrlпами по четыре по обе стороны от оси устройства и симметрично перпендикуляру к оси устройства, проходящему через ось центрального датчика. Передняя торцовая грань экрана расположена перпендикулярно оси устройства, проходящей через центральный дат-, .чик, и пару датчиков на окружности.

1т) Устройство "îäåðæèò 4п датчиков,, равноотстоящих друг от друга п . рядами симметрично относительно оси устройства, расстряння между датчиками в каждом ряду равны между собой и расстояниям расположенных на окружности . и соответствующих этому ряду датчи- ков от оси устройства, а экран выполнен в виде сиьметричной ступенчато расширяющейся от торцовой грани пластины с и ступенями, у которой торцовая грань выполнена перпендикулярной оси устройства, а боковые грани - параллельными этой оси, ши«

- рина ступени выполнена равной расстоянию между датчиками ряда, соответствующего данной ступени, а длина ступени - расстоянию вдоль оси устройства между датчиками на окружности, соответствующими данным ступе- ни и ряду датчиков. Устройство может быть снабжено двумя датчиками на ди983457 аметре, нормальном оси устройства, и соответствующими этим двум датчикам дополнительным рядом и дополнительной ступенью экрана (1).

Во время работы устройства в одни (напорные) сопла датчиков подается 5 под давлением, жидкость, например вода. Сформированная напорным соплом струя передает свою энергию в другие (приемные) соосные напорным сопла датчиков, создавая в них давление, 10 являющееся выходным сигналом. Извест- ное устройство предназначено для измерения перемещения в 4n + 3 + 2 контролируемых положениях плоскости, в нем используются 4п датчиков, распо- 5 ложенных рядами перпендикулярно оси устройства, и 4п+3+2 датчиков, оси которых проходят через контролируе« мые положения плоскости.

Недостатком известного устройства является большой расход рабочей сре= ды на питание датчиков сопло-сопло, пропорциональный числу контролируемых положений плоскости, поэтому устройство неэкономично.

Цель изобретения — снижение расхода рабочей среды.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения перемещений, предназначенном для контроля 4п+3 рабочих положений на плоскости, три из которых лежат на оси устройства одно в центре и два равноудалены от центрального на расстояние С, а остальные 4п контролируемых положений расположены и группами по четыре на 35 расстоянии 3„ от оси устройства, где i — номер группы, и симметрично относительно оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируе-40

Мое положений, содержащем датчики сопло-сопло, располагаеьые. в контролируемых положениях в .4п датчиков, расположенных и рядами по четыре симметрично относительно оси уст- 45 ройства, каждый иэ которых соответствует 1-ой группе контролируемых положений, расположенный между датчиками подвижный экран, выполненный в виде симметричной относительно оси устройства. пластины с расположенной перпендикулярно к оси устройства передней торцовой гранью и параллельными оси устройства боковыми гранями, каждая из которых, соответствующая двум контролируемым положениям в

1-ой группе, отстоит от оси устройства на расстоянии („ /2, расстояния между датчиками в каждом ряду равны между собой и расстоянию 6„, три датчика .сопло-сопло установлены в 60 контролируемых положениях на оси устройства, в экране выполнено прямо. угольное окно, расположенное симметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднюю торцо- 5 вую грань, отстоящую от ее передней грани на расстояние Е, и экран выполнен с 4п дополнительными торцовыми гранями, попарно задними и передними, соответствующими контролируемым положениям, расстояние от середины дополнительной торцовой грани до оси устройства равно расстоянию

0 дополнительные передние торцовые грани относительно передней торцовой грани пластины смещены вперед, а дополнительные задние торцовые грани— назад на величину С-в.;, где m„. — расстояние между центральным контролируемым положением и контролируемым положением, соответствующим данной ,торцовой грани, измеренное вдоль оси устройства.

По второму варианту в устройстве для измерения перемещений на оси устройства в контролируемых положениях установлены два датчика, один иэ которых — в центральном контролируемом положении, в экране выполнено прямоугольное окно, расположенное симметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднюю торцовую грайь, отстоящую от ее передней грани на расстояние 8, и экран выполнен с 4п дополнительными торцовыми гранями попарно задними и передними и соответствующими контролируемым положениям, расстояние от середины дополнительной торцовой грани до оси устройства равно расстоянию », дополнительные передние и задние торцовые грани относительно передней торцовой грани пластины смещены назад, дополнительные передние торцовые грани — на величину 8 --m а дополнительные задние торцовые грани — на величину m, где m „ .— расстояние между центральным контролируемым положением и контролируемым положением, соответствующим данной торцовой грани, измеренное вдоль оси устройства. Основной особенностью предлагаемых устройств является то, что для числа контролируемых положений используется в первом случае три датчика сопло-сопло, расположенных в контролируемых положениях на оси устройства, а во втором случае, два датчика сопло-сопло на.оси устройства, один из них — в центральНоМ контролируемом положении.

Вариант устройства с тремя датчиками на оси является предпочтительным в случаях, когда требуется большая достоверность измерения положения,достигаемая за счет дублирования показаний третьим датчиком на оси устройства,когда существенным показателем является металлоемкость экрана, когда из условий компоновки устройства экран должен быть симметричным относительно перпендикуляра к оси устройства. Вариант устройства с двумя дат983457 чиками на оси по сравнению с рассмотренным имеет меньше на один датчик и, таким образом, более. экономичен.

Кроме того, для обоих вариантов устройства указанная цель при измерении перемещения в 4п+3+2 контролируемых .положениях достигается тем, что экран выполнен с двумя дополни тельными торцовыми гранями, соответствующими контролируеьым положениям на перпендикуляре к осн устройства, проходящем через центральное контролируемое положение, и соответствующими этим контролируемым положениям двумя боковыми гранями, и устройство снабжено дополнительным рядом четырех датчиков сопло-сопло .

В устройстве снижение расхода рабочей среды достигается вследствие . уменьшения числа датчиков, располагаемых в контролируемых положениях.

Во всех вариантах предложенного устройства каждое контролируемое положение определяется по совокупности сигналов в паре датчиков сопло-сопло, расположенных в соответствующем ряду, и в трех или двух: датчиках, расположенных на оси устройства.

При достижении контролируемого положения на оси устройства передней торцовой гранью устройства в датчиках, расположенных на оси, появляет ся совокупность сигналов, соответствующих данному контролируемому положению. При достижении любого контролируемого положения из и групп той же передней торцовой гранью соответствующая дополнительная передняя или задняя торцовая грань достигает соответствующего датчика на оси устройства, и совместно с парой сигналов ,от датчиков соответствующего ряда получается совокупность сигналов, достаточная для однозначной характерис, тики данного контролируемого положения.

На фиг. 1 показаны экран и нижняя плита устройства с тремя датчиками сопло-сопло на оси, вид в плане) на фиг. 2 - экран .и нижняя плита устройства с двумя датчиками на оси, один из которых в центральном контролируемом положении, а другой — сза-. ди на расстоянии, равном максималь.— ному перемещению, вид в планеу. на фиг. 3 — устройство с двумя датчиками на оси — один в центре, другой впереди на расстоянии, равном максимальному перемещению, вид в плане, Устройство для измерения перемещения, предназначенное для контроля положений 1-13 (фиг. 1), содержит датчики сопло-сопло 14-28, причем датчики 17-28 .расположены рядами 29-31; экран 32 в виде пластины с передней торцовой гранью 33 и с окном 34, в котором рабочей является задняя торцовая грань 35. Кроме того, экран, 32 имеет боковые грани 36-38, дополнительные передние торцовые грани 39-42, дополнительные задние торцовые грани 43-46, дополнительные торцовые грани 47 и 48, Напорные сопла датчиков 14-28 установлены в плите 49 устройства для измерения перемещений. На оси 50 устройстга на расстоянии 8 друг от друга находятся три контролируеьых положения 1,2,8, (О через которые проходят (перпендикулярно плоскости чертежа) оси датчиков 14-16. Через центральное контролируемое положение 1 проходит перпендикуляр 51 к оси 50, на котором на15 ходятся контролируемые положения 5 и ll Остальные контролируемые положения 3,7,9,13 с координатами 8», и m, и 4,6,10,12 с координатами Е и m< расположены группами по четыре симметрично оси 50 и перпендикуляру 51.

Ряды 29-31 перпендикулярны- оси 50, расстояния между датчиками соплосопло в рядах равны между собой и равны расстоянию 8„ от оси до контролируемых положений, которым соответствуют ряды датчиков. Контролируемым положениям 1,2,8 соответствуют средняя пара датчиков сопло-сопло в каждом из рядов 29-31. Контролируемым положениям 3,7,9,13 соответству.ет ряд 29 датчиков 17-20 и боковые грани 36 экрана 32. Контролируеьнм положениям 4,6,10,12 соответствует ряд 30 датчиков 21-24 и боковые rpa35 ни 37 экрана 32. Контролируемым аоложениям 5 и ll соответствует ряд 33 .датчиков 25-28 и боковые грани 38 экрана 32.

Боковые грани 36-38 параллельны

4О оси 50, длины боковых граней .не менее расстояний между соответствуккцими контролируемыми положениями на осн нли в группах по одну сторону от оси, длины боковых граней 36 — не

45 менее 2 8 и тем. более 2Н»»,. длины боковых граней 37 — не мейее 2, длины боковых граней 38 - не менее диаметра сопла в датчиках 25-28. Экран 32 своей задней частью жестко закреплен на объекте 52, перемещение которого измеряется устройством. Торцовые грани экрана перпендикулярны оси устройства. Дополнительные передние торцовые грани 39-42 смещены

55 вперед относительно передней торцовой грани 33 вдоль оси 50 устройства на величину 6-щ (грани 39 и 41 - йа

f-m а грани 40 и 42 - иа величину 8-щ»). Дополнительные задние торО цовые грани 43-46 смещены назад относительно передней торцовой грани

33 на ту же величину, грани 43 и 45 на f в», грани 44,46 - на -8-m . Дополнительные торцовые грани 47 и 48, соответствующие контролируеьеям положениям 11 и 5, находящиеся на перпен983457

8, дикуляре 51 к осн 50, и имея m =0> могут быть смещены назад на величину

6-m>=g, т.е. для работы с датчиком

l6, или выполнены (фнг. 1) для работы с датчиком 14, находящемся в центральном положении 1. Расстояние между серединами торцовых граней каждой группы контролируемых положений до оси 50 равны между собой и равны рас-. стояниям g< от соответствующих котролируемых положений до оси. 10

При перемещении контролируемого объекта 52 м экрана 32, рабочие грани последнего взаимодействуют со струями датчиков сопла-сопло .

Если рабочая грань экрана не достига- 15 ет какого-либо датчика и не касается струи, то в приемном сопле этого датчика возникает максимальное значение выходного сигнала, которое обозначим

1,0. При перекрытии проходного сечения сопел наполовину выходной сигнал равен приблизительно 0,5. При полном перекрытии проходного сечения датчи, ка выходной сигнал в приемном сопле датчика равен О. Например, при цент- 25 ральном контролируемом положении объекта 52 и экрана 32 (фиг. 1) в датчиках 14 и 16 на оси и в средних датчиках.18 19, 22, 23, 26, 27 выходные сигналы равны по 0,5, в датчике 15 на оси и в остальных датчиках рядов значения выходных сигналов равны по 1. При смещении объекта 52, например, в контролируемое положение

13, середина передней. торцовой грани 35

33 достигает этого положения, дополнительная передняя грань 42 наполовину перекрывает проходнре сечение датчика 15, где появляется сигнал

Ъ,5, а боковые грани 36 перекрывают сечения датчиков 17 и 18 соответствующего этой группе контролируемых положений ряда 29, и в датчиках 17 и

18 выходные сигналы также равны по

0,5. В датчиках 14 и 16 выходные сигналы равны по 1. Flps перемещении объекта 52, например,. в контролируемое положение 6 середина передней торцовой грани 33 достигает этого положения, дополнительная передняя грань

39 наполовину перекрывает сопла датчика 14, дополнительная задняя торцовая грань 44 перекрывает сечение датчика 16, а боковые грани 37 перекрывают сопла датчиков 23 и 24. В датчике 15 выходной сигнал равен 1.

При перемещении тела в положение 4 сигналы, равные 0,5, в датчиках 23 и 24, сохраняются, а при совмещении середины передней торцовой грани 33 с контролируемым положением 4 дополнительная задняя торцовая грань 44 перекрывает сечение датчика 14, дополнительная передняя торцовая грань перекрывает. сечение датчика 15,.а в датчике 16 выходной сигнал достигает максимального значения, равного

1. ПРИ перемещении объекта 52 в контролируемое положение на перпендикуляре к оси 50 устройства, проходящем через центр, например в положение 11, боковые грани 38 экрана перекрывают сопла датчиков 25 и 26, а дополнительная торцовая грань 48 перекрывает сопла датчика 14.

Значения сигналов в датчиках варианта устройства (фиг. 1), соответствующие контролируемым положениям

1-13, представлены в таблице.

983457

1

1 I

1

I I

I 1

1 I

I I (CO( (Ъ(I tA

I iс(I ! о

Ф 1

1 (НЪ

1 l

3Ч»IО

1(Ч1

l 1

М с о. л

1, I

tA с о

tA с

С»

lA с о . (! I

lA с о

tA с

1 О

tA с

Cl л.МЪ с

I О

3 I

I tA1 ! (ч(л

1 I б — -3 .

1 3

1 3 I

3 Ю 1 л

1 1

1 I, 3

I th! tA

1(ч!

I I МЪ

1 (Ч

I ix(I D .1 1 л

iA с

I D

tA с о

1 О

tA с! о

Ю с о

tA с

D (л !

ill с о

lA с

D 1

tA с

tA с о л

tA с.о

tA с о л л

tA с о

IA с

О . 1 (I I

I 1

tA Ifl с с

О О

ИЪ с о

tA с

С»

I I в с о

tfl с

С»

tA, с о

1 1

iA с

1 I 1

tfl с о л

tft с

С»

lA tA ъ с о о

tA с. о

МЪ с

D л л иЪ с о о

tA с о

МЪ

III

I л

I

С Ъ 1 л I

1(Ь

I Я И а8а

I 5 ! МИФ

1

1 л

I

° ° Э

1 1

I 1

1 I

I I

l 1

1 1

1 I 1 I

3 I

I 1

1 л

I | Ъ t((I 1 1 I Ц(» ко

1 t ((tQ

1 I

I

1 .1 I 1

1 1

I I

1 1

1 1

I 3

1 I

I . .I

I 1

1 1

1 1

1 о

I txl tt(I I

1 ЙО

I I (»tQ

3 1

I x

1 t((1 (I ! (:1 (О! (Q!

1 1

1 I((3

I и I

1 4 б

1 М 3 !

О(I.

I

3 ch

3 1 (x3 t((1 1

1 PO (О О

1 I

I I

1 .I

1 I

1

1

1 I

1 1

I I ! I

l I

1 I Д о

1 1

1 t((1 I З.

I . I

I I Ю

I. I Ц

3 I (3 О ! О

I . l

1. 1

3 I л

3ФЧ 3 л

1 4

I 0Ъ ((Ъ (° (л!о

I 1

3 3

I 1

I l

1 1

CO I Ф (л (с — ":

1 I ! I ! л л

ЬФ I

1 1

1 I

1 Ч» I.tA л! ! о

l (1

33

I 3 (МЪ 1 ! л

1 1

1 1

I I ! .1

3 1

° (! tfl л ! о .1 I л I 1 1 л л "3 I =(о (л

tA IA ifl с . с с

О О О

МЪ tfl IA с ° с с л о о о

l 1 л 1 л 1 w I

1 I

1! 1

I с

1 1

1 е

3 3!

1!

1 1

1 л !

1 (| л 1

1

ОЪ 1 с о |

I

ОЪ с о !

3 I

I л

1

tA I с о !

1 (\

983457„

Все контролируемые положения (см, таблицу однозначно определяются соответствующей совокупностью сигналов в датчиках на оси и в датчиках в рядах устройстэа, что обеспечивается благодаря наличию в экране окна с 5 задней торцовой гранью и дополнитель. ных передних и задних торцовых rpa" ней.

Экран 32 варианта устройства с двумя датчиками на оси, один из кото- 10 рых в центральном контролируемом положении, а другой сзади на расстоянии, равном максимальному перемещению (фиг. 2) отличается от экрана варианта устройства с тремя датчиками на оси тем, что и задние 43-46 и передние 39-42 дополнительные торцовые грани смещены вдоль оси устройства назад относительно передней торцовой грани 33. Величина смещения дополнительных передних торцовых граней равна g-m" величина смещения дополнительных задних торцовых граней — m). Дополнительные торцовые грани 47 и 48, соответствующие контролируемым положениям 11 и 5, могут иметь нулевое смещение относительно грани 33 и тогда воздействовать на струю датчика 14 или (фиг. 2) иметь смещение, равное 1 и воздействовать . на струю датчика 16. Датчик 15 (ось которого проходит через положение 2) в варианте устройства (фиг. 2) не является необходимым для обеспечения однозначной совокупности сигналов, соответствующих каждому контролируемому положению.

Следствием отличий в выполнении экрана и количестве датчиков соплосопло на оси устройства является отличие в совокупности сигналов, по- 40 ступаюцих от датчиков при нахождении объекта 52 в контролируемых положениях. Например, при перемещении объекта в контролируемое положение 13 середина грани 33 достигает этого по- 45 ложения, дополнительная задняя торцо вая грань 45 перекрывает наполовину датчик 14, вызывая сигнал, равный

0,5; в датчике 16 сигнал равен l; в датчиках 17 и 18 ряда 29 выходные сиг-gp налы равны 0,5, в датчиках 19 и 20 того же ряда сигналы равны по 1. Экран 32 варианта устройства с двумя датчиками на оси, один из которых в центральном контролируемом положении, 55 а другой впереди на расстоянии, равном максимальному перемецению (фиг.3) также имеет дополнительные передние и задние торцовые грани, смещенные назад относительно передней торцовой

Грани 33. Общая длина экрана для этого случая больше примерно на величину3 по сравнению с длиной экрана для .варианта устройства (см. фиг. 2).

Для одного практического случая, когда число групп контролируемых положений равно n = 1 и на оси устройства находятся три контролируемых положения, уменьшение числа датчиков в двух одновременно работающих устройствах делает возможным уменьшение расхода питания на 36,4В в варианте устройства с тремя датчиками на оси

:.и на 453 в вариайте устройства с двумя датчиками на оси.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения перемещений, предназначенное для контроля

4n+3 рабочих положений на плоскости, три из которых лежат на оси устройства - одно в центре и два равноудалены от центрального на расстояние а остальные 4п контролируемых положений расположены п группами по четыре на расстоянии 8 от оси устройства, где i — номер группы, и симметрично относительно оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируемое положение, содержацее датчики сопло-сопло, располагаемые в контролируемых положениях,. и 4п датчиков, расположенных и рядами по четыре симметрично относительно оси устрой ства, каждый из которых соответству- ет 1-ой группе контролируемых положе ний, расположенный между датчиками подвижный экран, выполненный в виде симметричной относительно оси устройства пластины с расположенной перпендикулярно к оси устройства передней торцовой гранью и параллельными оси устройства боковыми гранями, каждая из которых, соответствующая двум контролируемым положениям в i-ой группе, отстоит от оси устройства на расстоянии „ /2, расстояния между датчиками в каждом ряду равны между собой и расстоянию E.,о т л и ч аю ц е е с я тем, что, с целью снижения расхода рабочей среды, три датчика сопла-сопло установлены в контролируемых положениях на оси устройства, в экране выполнено прямоугольное окно, расположенное симметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднюю торцовую грань, отстояцую <Уг ее передней грани на расстояние 6, и экран выполнен с 4> дополнительными торцовыми гранями, попарно задними и передними, соответствующими контролируемым положениям расстояние от середины дополнительной торцовой грани. до оси устройства равно расстоянию Е-, до,у полнительные передние торцовые грани относительно передней торцовой гра;ни пластины смещены вперед, а дополнительные задние-торцовые грани - назад на величину f-m„ где т — расстояние между центральным контролируе14

983457

13 мым положением и контролируемым положением, соответствующим данной торцовой грани, измеренное вдоль оси устройства.

2 ° Устройство для измерения перемещений, предназначенное для контроля 4 +3 рабочих положений на плосИ кости, три из которых лежат на оси устройства — одно в центре и два равноудалены от центрального на расстояние 8, а остальные 4„ контролируеваюх положений расположенй и группами по четыре на расстоянии g„. от оси устройства, где i-номер группы, и симметрично относительно оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируемое положение, содержащее датчики сопло-сопло, располагаеьие в контролируемых положениях, и 4> датчиков,. расположенных и рядами по четыре симметрично относительно оси устройства, каждый из которых соответствует i-ой группе контролируемых положений, расположенный между датчиками подвижный экран, выполненный в виде симметричной относительно оси устройства пластины с расположенной перпендикулярно к оси устройства передней торцовой гранью и параллельными осИ устройства боковыми гранями, каждая из которых, соответствующая двум контролируемым положениям в i-ой группе отстоит от оси устройства на расстоянии „./2, расстояния между датчиками в каждом ряду равны между собой и расстоянию f„, o т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью снижения расхода рабочей среды, на оси устройства в контролируемых положениях установлены два датчика, один из которых - в центральном контролируемом положении, в экране выполнено прямоугольное окно, расположенное симметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднюю торцовую грань, отстоящую от ее передней грани на. расстояние C и экран выполнен с 4> дополнительными торцовыми гранями попарно задними и передними и соответствующими контролируемым положениям, расстояние от середи10 ны дополнительной торцовой грани до оси устройства равно расстоянию В-, дополнительные передние и задние,торцовые грани относительно передней торцовой грани пластины смещены на15 зад, дополнительные передние торцовые грани — на величину, 8-m,,а до- полнительные задние торцовые грани на величину m- где m — расстояние между центральным контролируемым по2 1 ложением и контролируемым положением, соответствующим-данной торцовой грани, измеренное вдоль оси устройства.

3. Устройство для измерения перемещений по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е25 е с я тем, что экран выполнен с двумядополнительными торцовыми гранями, соответствующими контролируеьым положениям на перпендикуляре к оси устройства, проходящем через центральное контролируемое положение, и соответ- . ствующими этим контролируемым поло.жениям двумя боковыми гранями, и устройство снабжено дополнительным рядом четырех датчиков сопло-сопло .

1 Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 734503, кл. G 01 В 13/02, 1978 (прототип) .