Датчик перемещений
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
СОЮЗ СОВЕТСКИХЮИЦМЛЬНесмипРЕСПУБЛИК1 В 7 00 3(50 ФОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ КОМУ А) В, . Мил ) Ха ацио го ) 62 ави ско (53(56) 1.9 72797 ,(прототи ГОСУДАРС.ПЗЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 9761482/18-2804 8212.83. Бюл. Р 46Я.Баржив, Ф.Ф.Колпаков,кевич и А.Е.Сычевьковский ордена Ленинаный институт им, Н.Е.Жуков-.(54)(57) ДАТЧИК ПЕРЕМЕц(ЕНИИ по авт. "св. В 727976, о т л и. ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повиаения точности измерений и одновременного .измерения температуры, он снабжен включенными соответственно меж ду. выходом электронного возбудителя, суммирукщим и вычитающим входами .регистратора последовательно соединенными полосовым фильтром и усилителем высокой частоты и фильт ром низких частот и вторым усилителем высокой частоты, а электронный возбудитель выполнен в виде ,двухчастотного автогенератора,с60 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения перемещений и температуры.По основному авт. св. 9 727976известен датчик перемещений, содержащий пьезоэлемент с двумя электродами, включенными в схему электронного возбудителя и регистратор,причем один из электродов жесткозакреплен на пьезоэлементе и выполнен переменной толщины, а второйэлектрод установлен с возможностьюперемецений вдоль поверхности пьезоэлемента Г 1 3.Недостаток известного устройствасостоит в Независимости измерениятемпературы и невысокой точностиизмерения перемещений из-за малойкрутизны преобразования перемещение-частота и суцественной температурной погрешности.Цель изобретения - повышение точности измерений и одновременное измерение температуры.уанна цель достгеся тем, что датчик перемещения снабжен включенными соответственно между выходом электронного. возбудителя, суммируюцим и вычитающим входами регистратора последовательно соединенными полосовым фильтром и усилителем высокой З 0 частоты, и фильтром низких частот и вторым усилителем высокой частоты, а электронный возбудитель выполнен в виде двухчастотного автогененатора.На фиг. 1 представлена Функцио"; 35 нальная схема датчика перемещений; на фиг. 2 - спектр колебаний, получаемых на выходе автогенератора, на фиг. 3 - принцип формирования ха" рактеристики преобразования пере мецение-частота датчика перемещений.Датчик перемещений содержит пьезоэлемент 1, электроды 2 и 3 которо го включены к входам электронного возбудителя 4, причем электрод.2 жестко закреплен на пьезоэлементе 1 и выполнен переменной толщины, в данном случае имеет Форму ступеньки, а электрод 3 установлен с возможностью первмецения вдоль поверхности пьезоэлемента 1.Датчик перемещений снабжен вклю ченными соответственно мЕжду выходом электронного двухчастотного автогенератора 4 исуммирующим 55 и вычитающим входами регистратора 5 последовательно соединенными полосовым фильтром 6, и усилителем 7 высокой частоты и фильтром 8 низких частот и вторым усилителем 9 высокой частоты, а электронный воз- будитель ,выполнен в виде двухчастотного автогенератора 4.Устройство работает следующим образом. 65 В исходном состоянии подвижный электрод 3 пьезоэлемента 1 установлен так, чтобы его плоскостьсимметрии проходила вдоль плоскости раздела неподвижного электрода 2 на две разнотолщинные части одинаковой формы и площади.В пьезоэлементе 1 возникают дваангармонических колебания, причемвследствие эффекта захвата.энергии, энергия одного из них в основном сосредоточена между электродом3 и перекрывающейся с ним частьюэлектрода 2 меньшей толщины (частота и 1, а энергия второго сосредоточена в основном между электродами 3 и перекрывающейся с нимболее . толстой частью электрода 2(частота м,1 . Разность между час.тотами ш и и 2 определяется раз 1ностью масс вышеупомянутых разнотолщинных частей электрода 2, перекрывающихся площадью подвижного электрода 3, т,е. находящихся вактивных зонах каждого из колебаний.Поскольку обеспечивающий одновременно генерацию колебаний с частотами ии о двухчастотный автогенератор 4 содержит активный нелинейный элемент - транзистор, то в спектре выходного сигнала этого генератора присутствуют составляющие с частотами вол+ пм, где т 1 и и- целые числа. При этом максимальные амплитуды имеют составляющие спектра выходного сигнала с разностной частотой м= м - о 1 Ииг. 2 и с суммарной частатой ос- и 1+ 2 ф которые можно легко выделить с помоцью фильтра 8 низких частот и по-, лосового фильтра б соответственно. Далее усиленные с помощью усилителей 7 и 9 высокой частоты сигналы разностной и суммарной частот поступают на входы регистратора 5.Так как в исходном состоянии перемещение д 8 = О, подвижный. элект. род 3 пьезоэлемента 1 установлен симметрично относительно границы раздела электрода 2 на две разнотолщинные части, то при отклонении элек трода 3 вправо увеличивается масса электрода 2 в активной зоне колебаний с резонансной частотой ог и эта частота уменьшается по величине фиг. 3, в то же время уменьшается масса электрода 2 в активной зоне колебаний с резонансной частотой м, которая соответственно растет (фиг. 3 ), т.е. частоты ыи ы при изменении величины перемецени 1 изменяются в противоположные стороны. аналогичная картина наблюдается при отклонении подвижного электрода 3 влево, когда частоты Оз 1 и ш движутся по шкале частот навстречу друг другу фиг, 3). В результате приЗаказ 10024/41 Тираж бВНИИПИ Государпо делам изо113035, Москва,Подписитета СССРрытийнаб д. твенногО кретений и-35, Раушс иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,одинаковых отклонениях + д И электрода 3 относительно своего исходногоположения в датчике перемещений полу чим в два раза большее, чем в известном, абсолютное отклонение( ашР = дш + Лш 1 информационной разностной частоты. мр. А относительное отклонение частоты информационного сигнала вша/ шр при этом может быть в десятки и сотни раз больше, чем в известном, т,е. 10 на один-два порядка вырастет крутиз на, а значит и точность преобразо" ваиия перемещение-частота. Причем изменением соотношения толщин разно толщинных частей электрода 2 в про цессе реализации пьезоэлектрической колебательной системы крутизну можно регулировать довыбирать ) в широ- ких пределах, и эффективность этой регулировки также в десятки раз выше, чем в прототипе.Что касается суммарной частоты Ыс , выделяемой на выходе полосового фильтра б, то вариации величины перемещения подвижного электрода 3 не вызывают ее изменения, поскольку частоты м)и ы 2 вследствие симметричности пьезоэлектрической колебательной системы относительно исходного положения электрода 3 получают одинаковые по величине и проти" воположнйе по знаку приращения. В то же время при изменении температуры Т окружающей среды частотыш 1 и ш 2 получают приращения, одинаковые по знаку и близкие по вели" 35 чине, поскольку температурно-частотные характеристики для обоих колебаний оказываются практически одинаковыми, так как области этих однотипных колебаний существуют в одном и том же монокристалле пьезоэлектрика, а частоты колебаний дос-таточно близки друг другу. Очевидно,что при этих условиях температурныеприращения частот ш и ш 2 практи 1чески не влияют на величйну разност.ной частоты шд, которая несет информацию о перемещениях, а .значитне влияют эти приращения на точность определения перемещений, Температурные приращения частот ш 1 иьо 2 определяют только лишь изменения суммарной частоты ш = ш + ы 2что и позволяет разделить ийформацию о перемещениях и о температуре. В результате на разностныйвход регистратора 5 поступает. ревностная частота иР, изменения которой соответствуют вариациям пере.мещения +д 0 электрода 3 пьезоэлектрической колебательной системы, а на суммирующий вход регистратора 5 поступает суммарная частота ьо, изменения которой несутинформацию о вариациях температуры Т среды, в которую помещенаэта пьезоэлектрическая колебательная система.,Таким образом, предлагаемыйдатчик перемещений позволит использовать его для измерения микроперемещений, а также благодарявозможности одновременного измерения температуры, значительнорасширит его функциональные возможности
СмотретьЗаявка
3421482, 09.04.1982
ХАРЬКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. Н. Е. ЖУКОВСКОГО
БАРЖИН ВЛАДИМИР ЯКОВЛЕВИЧ, КОЛПАКОВ ФЕДОР ФЕДОРОВИЧ, МИЛЬКЕВИЧ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, СЫЧЕВ АЛЕКСЕЙ ЕГОРОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01B 7/00
Метки: датчик, перемещений
Опубликовано: 15.12.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/3-1060932-datchik-peremeshhenijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Датчик перемещений</a>
Предыдущий патент: Прибор для измерения угла между стенками канавки изделия
Следующий патент: Способ изготовления тензометрического чувствительного элемента
Случайный патент: Устройство для моделирования электрических цепей