Способ измерения перемещений иустройство для его осуществления

Способ измерения перемещений иустройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТРРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 11 848986

Ф

Ф ,4 ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл з (22) Заявлено 1405,79 (21) 2766860/25-28, . с присоединением заявки Мо

G 01 R 7/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230781, Бюллетень М 27 (53) УДК 621 317 39г

:531.71(088.8) Дата опубликования описания 2 30781 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ НИ Я что теплообмен терморезистора осуще-ствляется обычной свободной конвекцией,.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения перемещений, заключающийся в том, что изменяют температуру терморезистора и при изменении в процессе измерения перемещений взаимного расположения его и экранирующего элемента измеря .ют величину сопротивления терморезистора, по которой судят о величине перемещения. Способ осуществляется устройством тэ для измерения перемещений, содержащим относительно подвижные терморе" эистор и экранирующий элемент, из" мерительную схему, в которую включен термореэистор, например уравновешен20 ную мостовую схему, отклонение которой от положения равновесия зависит от контролируемых перемещений и регистрируется измерительным прибором.

Температуру терморезистора изменяют при помощи теплоиэоляционного экранирующего элемента, изменяющего условия охлаждения терморезистора при . их относительном смещении, зависящем от контролируемого перемещения. Тер30 морезистор предварительно нагревают

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано, в частности для измерения механиэческих перемещений, оп-. ределения положения контролируемых .элементов и т.н.

Известны различные способы измерения перемещений, основанные, напри- мер, на изменении индуктивности и емкости датчиков перемещений или на изменении сопротивления резистивных элементов, в том числе и терморезисторов, Известен способ измерения перемещений, основанный на изменении сопротивления терморезисторов, заключающийся в том, что изменяют температуру термореэистора путем изменения его положения относительно источника тепла или путем изменения . положения экранирующего элемента, отделяющего его от источника тепла или изменяющего условия охлаждения предварительно нагретого терморезистора в зависимости от величины контролируемого перемещения (1) .

Недостатками известного способа и устройства, его реализующего, являются ограниченная чувствительность и инерционность, обусловленные тем, . - ." ". " " .Д;"ЦД Я (t с

С.Б.Минкин и А.Н,Писарчик 1

;.;,1

Ордена Трудового Красного Знамени институт теплои массообмена им. A.Â.Ëûêîâà AH Белорусской ССР

848986 или током, или от отдельного источника тепла. По изменению сопротивления терморезистора судят о величине перемещения или о положении котролируеМого объекта.

Известный способ прост, и устройствО., его реализующее, имеет высокую надежность.и долговечность благодаря отсутствию сил трения и сил ! обратного воздействия между относительно подвижными элементами — терморезистором и экраном f2) .

Однако вследствие того, что .теплообмен терморезистора и в этом случае осуществляется свободной конвекцией (средства обеспечения вынужденной конвекции громоздки и тяжелы), известный способ и устройство, его реализующее, характеризуются ограниченной чувствительностью и значительной инерционностью.

Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия путем интенсификации теплообмена терморезистора.

Указанная цель достигается тем, что в окружающем терморезистор про-. странстве возбуждают электроконвективное движение среды.

При этом электроконвективное движение среды создают посредством приложения разности потенциалов, достаточной для зажигания коронного разряда между терморезистором и экранирующим элементом.

Устройство для реализации способа снабжено стабилизированным и высоковольтным источником напряжения постоянного тока, присоединенным одним полюсом к одному из токопроводов терморезистора, а вторым — к экранирующему элементу, который выполнен злектроприводным. Экранирующий элемент выполнен цилиндрическим и охватывает терморезистор.

На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 †зависимоть сопротивления R терморезистора от величины перемещения х.

Устройство содержит полый цилиндрический экранирующий элемент 1, выполненный из нержавеющей стали и связываемый в процессе измерения перемещений, тягой 2 с контролируемым объектом (не показан). Внутренняя поверхность экранирующего эле,мента- 1 имеет высокую чистоту обра1 ботки. Внутри экрана .вдоль его оси размещен полупроводниковый терморезистор 3, например, типа MMT-1, растянутый на своих токоподводах 4 и 5 с помощью пружин двумя электроизоляционными стойками 6 и 7, ко-. торые укреплены на общем электроизоляционном основании 8. Один из токоподводов терморезистора 3, например токоподвод 4, выполняющий функ ции коронирующего электрода, соеди нен приводом 9 высокого напряжения с отрицательным полюсом высоковольтного источника 10 напряжения постоянного тока. Положительный полюс .этого источника присоединен высоковольтным проводом 11 к экранирующему элементу 1. Терморезистор 3 включен своими токоподводами 4 и 5 в одно из плеч мостовой измерительной схемы 12, к входной диагонали которой подключен источник 13 питания. К выходной диагонали схемы 12 подключен регистрирующий прибор 14, который может быть отградуирован в единицах измеряемого перемещения.

Устройство для осуществления спо15 соба работает следующим образом.

Изменяют температуру терморезистора 3, в данном случае, разогревают его током, протекающим через него при включении источника 13 питания

Щ мостовой схемы 12,. Напряжение источника 13 питания выбирают таким, что рабочая тяга терморезистора 3 находится на подающем участке его статической вольтамперной характеристики.

Далее возбуждают электроконвективное движение среды в окрудающем терморезйстор 3 пространстве, создавая коронный разряд между экранирующим элементом 1 и токоподводом 4 терморезистора 3 путем приложения достаточной для этого разности потенциалов

Ч, обеспечиваемой высоковольтным источником 10 напряжения постоянного тока. В этих условиях при неподвижном экранирующем элементе 1 производят балансировку мостовой измерительной схемы 12, подготавливая ее к работе.

При перемещении экранирующегО эЛемента 1 относительно терморезистора

4р 3 происходит изменение условий охлаждения последнего электроконвективным потоком, — электрическим ветром .

В результате изменяется электрическое сопротивление терморезистора 3, обуславливающее отклонение мостовой схемы из состояния равновесия, зависящее от изменения положения экранирующего элемента 1 и регистрируемое прибором 14.

Благодаря электроконвективному движению среды в окружающем терморезистор 3 пространстве значительно увеличивается мощность, рассеиваемая тэрморезистором, примерно на 60-70% по сравнению с мощностью при отсутстзз вии внешнего электрического поля, создаваемого источником 10. При наилучших условиях охлаждения терморе- зистора 3, которые создаются при нахождении его приблизительно в центре д) цилиндрического экранирующего элемента 1, сопротивление терморезистора максимально, При смещении терморезистора в ту или другую сторону вдоль продольной оси х экранирующего элемента 1 относительно его центра усло848986

;вия охлаждения терморезистора 3 электроконвективным потоком окружающего . его среды ухудшаются, вследствие чего сопротивление уменьшается идеализировано, одинаково в обе стороны от точки максимума (фиг. 2).

Рабочий диапазон измерений может быть выбран в интервале между максимальным и минимальным значением сопротивления терморезистора,на любой из ветвей характеристики а (фиг.2), представляющей зависимость сопротивления R терморезистора от контроли- руемого перемещения х при постоянном токе нагрева 7 мА. Сравнение характеристики а при создании электроконвективного движения среды вокруг тер- морезистора (V, = 10 кВ) с кривой б при отсутствии такого движения (V

0 кВ) свидетельствует о значительном увеличении чувствительности устройства в рабочем диапазоне измерений. Од- 2О новременно улучшаются и динамические свойства устройства, т.е ° повышается быстродействие благодаря уменьшению в несколько раз постоянной времени нагрева (охлаждения) терморезистора, обдуваемого электрическим ветром, по сравнению с его постоянной времени в условиях естественной конвекции.

Формула изобретения

1. Способ измерения перемещений, заключающийся в том, что изменяют температуру терморезистора и при изменении в процессе измерения перемещений взаимного расположения его u экранирующего элемента измеряют величину сопротивления терморезистора, по которой судят о величине переме- щения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствитеЛьности и быстродействия путем интенсификации теплообмена терморезистора, в окружающем терморезистор пространстве возбуждают электроконвективное движение среды.

2, Способ измерения перемещений по п..1, отличающийся тем, что электроконвективное движение среды создают посредством приложения разности потенциалов, достаточной для зажигания коронного разряда между терморезистором и экранирующим элементом.

3. Устройство для измерения перемещений, содержащее относительно подвижные терморезистор и экранирующий элемент, измерительную схему, в которую включен терморезистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено стабилизированным и высоковольтным источникам напряжения постоянного тока, присоединенным одним полюсом к одному из токопроводов терморезистора, а вторым — к экранирующему элементу, который выполнен электроприводным.

4. Устройство по п. 1 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что экранирующий элемент выполнен цилиндрическим и охватывает терморезистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Агейкин Д.И. Датчики контроля и регулирования. М., Машиностроение, 1965, с. 252-253.

2. Туричин А.М. Электрические из1 меренйя неэлектрических величин;

М.-Л., "Энергия", 1966, с. 151-154 (прототип).

848986

7, Фиг. 2

Составитель С.Скрыпник

Редактор A.Øèøêèíà Техред С,Мигунова Корректор В.Бутяга

Заказ 6G75/52 Тираж 642 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4