Устройство для измерения перемещений

Устройство для измерения перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля линейных перемещений. Цель изобретения - расширение диапазона измерений при сохранении линейной зависимости между перемещением экрана и выходным сигналом устройства путем обеспечения прямой пропорциональности между перемещением экрана и величиной перекрываемой им площади . Это достигается за счет выполнения экрана симметрично ступенчатым с огибающими передних кромок ступеней , выполненными криволинейно вогнутыми . Геометрические размеры ступеней экрана выбраны в Соответствии с заданными математическими выражениями . 5 ил. О)

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.$0„„52654

А1 (50 4 01 В 7 00

Р Р ",1п ."" й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3895256/25-28 (22) 26.03.85 (46) 23.08.86. Бюл. В 31 (71) Московский ордена Октябрьско

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (72) В.М.Сотников, Н.А.Чиченев, В.Н.Хлопонин, И.А.Князева, А.М.Галкин, С.И.Перевалов и Ю.Л.Зарапин (53) 621.317.39:581.71(088.8) (56) Hottinger Baldwin, Messtechnik

GMBH. Induktive WegauйпеЬшеr W10TS

bis WS0TS. Darmstadt, 1978, S. 5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 11ЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля линейных перемещений.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений при сохранении линейной зависимости между перемещением экрана и выходным сигналом устройства путем обеспечения прямой пропорциональности между перемещением экрана и величиной перекрываемой им площади. Это достигается за счет выполнения экрана симметрично ступенчатым с огибающими передних кромок сту- пеней, выполненными криволинейно вог- Ф нутыми. Геометрические размеры ступеней экрана выбраны в соответствии с заданными математическими выражениями. 5 ил.! 125?654 2

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения линейных перемЕщений.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений при сохранении линейной зависимости между перемещением экрана и выходным сигналом устройства путем обеспечения прямой пропорциональности между перемещением экрана и величиной перекрываемой им 1О площадки.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для измерения перемещений; на фиг.2-4 — схемы расположения экрана относительно приемника 15 в начальном (штриховые линии) и конечном (сплошные ликии) положениях; на фиг.5 — расчетная схема положения экрана относительно приемника в начальном (сплошная линия) и конеч- 20 ном (штриховая линия) положениях.

Устройство для измерения перемещений содержит источник 1 равномерного электромагнитного потока, приемник

2 цилиндрической формы для регистрации этого потока и установленный между ними с возможностью перемещения экран 3, выполненный симметрично стуступенчатым относительно оси, совпадающей с направлением его перемеще- 30 ния. Боковые кромки каждой из ступеней экрана параллельны его оси симметрии, передняя кромка первой ступени выполнена вогнутой по дуге окружности, диаметр которой равен диаметру приемника, а передние кромки последующих ступеней выполнены криволинейно вогнутыми. Ширина первой ступени экрана меньше радиуса приемника, ширина каждой из последующих 40 ступеней больше ширины предыдущей ступени на величину ширины первой ступени, а экран установлен по оси приемника, причем длина I, каждой боковой кромки определяется математи- 4 ческим выражением

- п — ь,, а форма передней кромки последующих ступеней определяется математи— ческим выражением

13 г у= (-) — х +

2 з

D — Ь

Э

4 где D — диаметр приемника, — порядковый номер ступени;

Ь, — ширина i-é ступени; у — текущая ордината, отсчитываем,::1я от лини11, перпендикулярной orè симметрии экрана и проходящей через середину боковой кромки пред шествующей ступени; х — абсцисса, отсчитываемая от оси симт1етрии экрана.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 создает равномерный электромагнитнь1й поток, который попадает на приемник 2, регистрирующий этот поток. Г1ежцу источником 1 и приемником 2 установлен экран 3, жестко связываемый с объектом, перемещения которого измеряются. При перемещении экрана 3 по направлению, указанному стрелкой (фиг.1) экран частично перекрывает электромагнитный поток, что приводит к уменьшению регистрируемого потока и соответственно к уменьшению выходного сигнала, величина которого прямо пропорциональна площади приемника, не перекрываемой экраном 3.

Поскольку передняя кромка первой ступени экрана выполнена вогнутой по дуге окружности, диаметр которой равен диаметру приемника, площадь перекрываемого экраном потока прямо пропорциональна величине перемещения экрана. 11аксимальное значение перемещения Л экрана (фиг,2) на первом этапе равно длине первого прямолинейного участка, т.е.

Л = (= D — Ъ. г

1 1

Для обеспечения прямой пропорциональности между перемещением экрана и величиной перекрываемой площади приемника (т.е. величиной выходного сигнала) передняя кромка второй ступени экрана выполнена криволинейно вогнутой. При перемещении экрана из начального положения на некоторую величину 8(фиг.5) передняя кромка экрана частично выходит за пределы контура приемника и поэтому приращение площади перекрываемого этой кромкой потока меньше на величину, равную двойной площади САВВ А,=0,5В h

Для компенсации этого уменьшения необходимо, чтобы площадь потока A CC П

1 1

=0,5CC,Ь,, перекрываемая передней криволинейной кромкой, была равна площади л ВВ А . Так как экран смеща1 1 ется как единое целое, то ВВ =СС, =6

1 2 5 2 б ).1! ь 11H Л услояис

=х-0,5Ь, DIh, . На

3 см, и для — YACC

h=h

1 и поэ

F }

2 г г г D, Р 2,0 (3) (4) FF п с

h

В об(сне 1с11ин p;11

D ДОЛс1: II! НЫI IО.! Ня Т Ь С я

Из фиг. 5 вид1н>, что h тому

b„=b, -2h=h, -2 (х-О,5b ) =2 (Ь, -x). (l) Кро. .1е того, II IIII IIo, ч то

Подставляя равенство (1) в равенство (4) и затем равенства (3) и (4) в равенство (2), получают у Р .- 4 (b -х) — 1Р— h . (5) Ордината передней криволинейной

20 кромки второй ступени, отсчитываемая от линии, проведе11ной перпендикулярно оси экрана в середине прямолинейной кромки первого участка (т.е. от оси x), определяется по формуле у = у + < = /(-) — х + JD — 4(b -x)

Р г 2 1 2

2 1 где х — абсцисса, отсчитываемая от 30 оси экрана. Величина х изменяется в пределах 0,5b, -Ь . Отсюда следует, что ширина второго прямолинейного участка равна 2b,, а максимальное значение перемещения Лг, соответ- З5 ствуюшее второму этапу, получают из раненстна (В), подставляя к=Ь . В результате имеют д =D — D"-D,г г

На фиг.! показано начальное (штриховая линия) и конечное (сплош- 40 ная линия) положения экрана на третьем этапе измерения перемещений. Поскольку Ь =2Ь,, то максимальное значение перемещений Л для третьего з этапа равно длине прямолинейной бо- 45 ковой кромки второго участка, т.е.

1 1Dг Ьг = гРг 4bг

3 2 2

На четвертом этапе измерения перемещений экран опять имеет криволи- 50 нейную кромку, профиль которой определяется уравнением (6) . На пятом этапе экран имеет прямолинейную боковую кромку и т.д.

Следовательно максимальное чис- $5 ло ступеней и экрана зависит от соотношения диаметра применика D и ширины первого прямолинейного участка Ь

11 P 1г Нес 11Е.11О".1 з О! 1 11 ;1Е 1 г11Н

11ример, если D = О с1!, Ь

D то — — — — = 3,3 и поэтому число ступе—

"1 ней равно и=3.

Пианазон Л и1меряемых нереме1яе—

НИй РаВЕН СУММЕ МаКС ИЬ111.11ЬН1,1Х 1НаЧЕ— ний перс ме111ени11 для прямолинейных и

КРИ11Гг21ИНГ й11ЫХ КР1гМГзК ЗКРаиа м

iib, ) + n(D Б :b

Из этой формулы, а также из принципа работы устройства следует, что

ШИРИНа ПЕРВОЙ СтУГ1ЕНГ1 зКРаиа ДОЛЖна быть меньп,е радиуса приемника, так как в противном случае число ступеней n=l и никакого увеличения диапазона измерений не произойдет. Если ширина какой-то ступени больше диаметра приемника, т.е. Ь. 2 D то г

l приемник полностью закрыт от электромагнитного потока, и поэтому величина выходного сигнала остается неизменной и не зависит от перемещения экрана. Наименьшее значение Ь, ограничено погрешностью приемника электромагнитного потока.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения перемещений, содержащее источник равномерного электромагнитного потока, приемник цилиндрической формы для регистрации этого потока и установленный м жду ними с возможностью перемещения экран, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения при сохранении линейной зависимости между перемещением экрана и выходным сигналом устройства, экран выполнен сж1метрично ступенчатым относительно оси, совпадающей с направлением его перемещения, боковые кромки каждой из ступеней параллельны оси симметрии экрана, передняя кромка первой ступени выполнена вогнутой по дуге окружности, диаметр которой равен диаметру приемника, а передние кромки последующих ступеней выполнены криволинейно вогнутыми, ширина первой ступени меньше радиуса приемника, ширина каждой из последующих ступеней больше ширины предыдущей ступени на величину ширины первой ступени, экран установлен по оси приемника, длина Г1 каждой боковой кромки определяется математеическим выражением

l252654 ь

1 — Й - ь,, 10

Фиг.!

А@2 а форма передней кромки последующих ступеней — математиче ским выраже— нием ,.D у= -) — х + D -4(Ь -х ) 2

1 где D — диаметр приемника; порядковый номер ступени; ширина i-è ступени; текушая ордината, отсчитываемая от линии, перпендикулярной оси симметрии экрана и проходящей через середину боковой кромки предшествующей ступени; абсцисса, отсчитываемая от оси симметрии экрана.

1252654

Фиг.5

Составитель Б.Афонский

ТехРед М. Ходанич

Корректор М.Пожо

Редактор М.Бланар

Заказ 4615/43 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4