Преобразователь перемещений

О П И С А Н И Е (, 954798ИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М, К . б 01 В 7/00 Гееудвретвеннмй кемнтет Опубликовано 30.08.82. Бюллетень32Дата опубликования описания 05.09.82(71) Заявитель 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении для прецизионного измерения размеров деталей.Известны преобразователи перемещений, содержащие подвижный и неподвижный магнитопроводы, на которых расположены обмотки 1).Недостатком данных преобразователей является нелинейность характеристики и большие потери в магнитопроводе.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь перемещений, содержащий генератор синусоидального напряжения, чувствительный элемент, включенный в колебательный контур генератора и выполненный в виде параллельно расположенных подвижного и неподвижного электродов, разделенных диэлектриком 2.Недостатком известного преобразователя является сравнительно невысокая точность преобразования, обусловленная низкой добротностью колебательной цепи генератора синусоидальных напряжений,Цель изобретения - повышение точности преобразования. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе перемещений, содержащем генератор синусоидального напряжения, чувствительный элемент, включенный в колебательный контур генератора и выполненный в виде параллельно расположенных подвижного и неподвижного электродов, разделенных диэлектриком, диэлектрик выполнен в виде пьезоэлемента, один из электродов выполнен переменной толщины и укреплен на главной грани пьезоэлемента, а второй электрод выполнен с возможностью перемещения в направлении, параллельном плоскости главной грани.На чертеже приведена функциональная схема устройства.На корпусе 1 укреплен пьезоэлемент 2, помещенный между электродом 3, имеющим переменную толщину и укрепленным на одной главной грани пьезоэлемента 2, и электродом 4, установленным у другой главной грани пьезоэлемента 2.Электрод 4 имеет возможность перемещения вдоль направления главной грани пьезоэлемента 2 с помощью штока 5, установленного в направляющих 6 корпуса 1. Шток 5 с наружной стороны корпуса 1954798 формула изобретения СоставительТехред А. БойТираж 614Государственноголам изобретенийква, Ж - 35, РауПатент, г. Ужго А. Кулиас овКорректорПодписноеета СССРрытийнаб д. 4/5Проектная,Редактор В. ПилипенкоЗаказ 6170/40 Шарош ВНИИПИ по 113035, М илиад ПППкомит и отк шская вод, ул 3закрыт сильфоном 7, изолирующим внутреннюю часть корпуса 1 от внешней среды, Электроды 3 и 4 подключены к генератору 8 с помощью проводников.9 и 10.Работа преобразователя переме 1 цений основана на прямом и обратном пьезоэлектри ческом эффекте, эффекте,локализацйи пьезоэлектрических колебаний в подэлектродной зоне и эффекте перемещения локализованной зоны.В исходном состоянии подвижный электрод 4 находится в среднем положении, при котором ось 00, являющаяся осью симметрии электрода 4, проходит через границу раздела толщины электрода 3 (между большей и меньшей толщинами электрода 3). На генератор 8 подают напряжение и в 15 пьезоэлементе 2 возбуждаются пьезоэлектрические колебания, которые занимают объем подэлектродной локализованной зоны.Для измерения перемещения шток 5 перемещают, например, вправо на некоторую20 величину. Шток 5 перемещает электрод 4 вправо, и в локализованной зоне масса электрода 3 становится больше. В силу масса- эффекта частота пьезоэлектрических коле,- баний уменьшается прямо пропорционально приросту массы электрода 3. С выхода преобразОвателя снимается электрический сигнал, частота которого соответствует величине перемещения. При перемещении штока 5 влево масса электрода 3, находящаяся в локализованной зоне, уменьшается. В силу масса-эффекта частота пьезоэлектрических колебаний при этом увеличится, и на выходе частота электрического сигнала увеличится соответственно величине перемещения.Поскольку добротность пьезоэлемента 2 весьма велика (10 в и выше) стабильность частоты .(показаний перемещения), повторяемость результатов измерений и точность измрения перемещения высоки. Для пьезоэлемента 2, имеющего размеры 12 Х 9 Х Х 0,332 мм, добротность не менее 5 104, в макетном образце погрешность измерения при диапазоне +3 мм составляла не более 1 610 зо/ Преобразователь перемещений, содержаший генератор синусоидального напряжения, чувствительный элемент, включенный в колебательный контур генератора и выполненный в виде параллельно расположенных подвижного и неподвижного электродов, разделенных диэлектриком, отличаюиийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, диэлектрик выполнен в виде пьезоэлемента, один из электродов выполнен переменной толщины и укреплен на главной грани пьезоэлемента, а второй электрод выполнен с возможность перемещения в направлении, параллельном плоскости главной грани.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Агейкин Д, И. Датчики контроля и регулирования. М., Машиностроение, 1965, с. 81 - 82.2, Там же, с, 203 - 209 (прототип),