Устройство для измерения перемещений объекта относительно основания

(21 (22 (46 орско-теха техниСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬС(71) Специальное конструкт нологическое бюро Институт ческой механики АН УССР(72) В.Н,Архипов и В.Ф.Клабуков (53) 621.317.39,531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1242706, кл. С 01 В 7/00, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕЕ 1 ИЙ ОБЪЕКТА ОТНОСИТЕЛЬНО ОСНОВАНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение надежности устройства для измерения перемещений объекта относи- тельно неподвижного основания по трем координатным осям. Это устройство содержит телескопически сопряженные ферромагнитную направляющую 1 и шток 2, на другом конце которого закреплен шаровой шарнир 3, предназначенный для связи с объектом контроля,На противоположном конце направляющей 1 закреплена ферромагнитная шаровая головка 5 с тремя взаимно перпендикулярными измерительными обмотками 7, размещенными в кольцевых проточках 8 на ее поверхности. Соосно с направляющей 1 размещены две кольцевые соединенные встречно обмотки 9 и 10 возбуждения, одна из которых (9) неподвижна, а другая (1 О) связана со штоком 2, При перемещениях объекта 4 относительно основания 6 по одной иэ трех координатных осей изменяется линейное расстояние между обмотками 9 и Я 10 возбуждения, а также угловые положения измерительных обмоток 7 относительно этих обмоток возбуждения, что Сф приводит к .соответствующим изменениям . сигналов на выводах обмоток 7. 1 ил.4Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано дпя измерения линейных перемещений по трем координатным осям различных элементов конструкций, например, при ди 5 намических испытаниях средств транспорта.Целью изобретения является повыше ние надежности измерительного устрой О ства путем уменьшения количества электрических связей с его подвижной частью,На чертеже показано устройство для измерения перемещений объекта относи тельно основания по трем координатным осям, общий вид.Устройство для измерения перемещений объекта относительно основания ;содержит телескопически сопряженные ,Ферромагнитную направляющую 1 и шток ;2, На противоположном конце штока 2 ,установлен шаровой шарнир 3, предназначенный для связи с объектом 4 контроля. Другим своим концом ферромаг нитная направляющая 1 шарнирно сопряжена с ферромагнитной шаровой головкой 5, закрепляемой в процессе измерения на неподвижном основании б. Три измерительные обмотки 7 размещены в ЗО кольцевых проточках 8, выполненных па поверхности шаровой головки 5 во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях, одна из которых параллельна плоскости основания Ь. На свободном конце направляющей 1, соосно с ней и охватывая ее, размещена первая обмотка 9 возбуждения. На штоке 2 также соосно закреплена вторая обмотка 10 возбуждения, охватывающая 40 направляющую 1. и включенная встречно-последовательно с первой обмоткой 9 возбуждения, Для того, чтобы ЭДС измерительных обмоток 7 изменялись пропорционально изменению расстояния 11 от центра ферромагнитной шаровой головки 5 до центра шарового шарнира 3, необходимо, чтобы индуктивность Ь второй обмотки 10 возбуждения согласно расчетным и экспериментальным данным определялась из следующего соотношения:и пмииймакс Кмии иииКмаис55 где Ь - индуктивность первой обмотки 9 возбуждениями К - коэффициент связи первой обмотки 9 возбуждения и измерительной обмотки 7, параллельной основанию (при этом направляющая 1 должна быть перпендикулярна этой измерительной обмотке) направляющей 1;К,ис - коэфФициент связи второй обмотки 10 возбуждения и этой же измерительной обмотки при максимально выдвинутом штоке 2 и том же положении направляющей 1;К- коэффициент связи второй обмотки 10 возбуждения и той же измерительной обмотки при минимально выдвинутом штоке 2:и том же положении направляющей 1;Ь- расстояние от центра Ферромагнитной шаровой головки 5 до центра шарового шарнира 3 при макси- мально выдвинутом штоке 2;Ь, - расстояние от центра ферромагнитной головки 5 до центра шарового шарнира 3 при минимально выдвинутом штоке. Устройство для измерения перемещений работает следующим образом,При подключении обмоток 9 и 10 возбуждения к источнику переменного тока (не показан) через ферромагнитную направляющую 1 и шаровую головку 5 проходит создаваемый ими магнитный поток. Благодаря встречному включению обмоток 9 и 1 О возбуждения магнитный поток обмотки 9 частично компенсируется магнитным потоком обмотки 10 возбуждения, Линейные перемещения объекта 4 контроля в системе прямоугольных координат О,Х,У,2, оси которой совпадают с осями симметрии измерительных обмоток 7, вызывают линейные перемещения штока 2 с закрепленной на нем обмоткой 10 возбуждения, а также изменения углового положения направляющей 1 по отношению к осям Х; У, 2Изменение расстояния между обмотками 9, 10 возбуждения приводит к изменению величины магнитного потока в головке 5 вследствие изменения степени его компенсации, В результате ЭДС, наводимая в измери. тельных обмотках 7, изменяется пропорционально косинусу угла наклона измерительных обмоток 7 относительно плоскости обмоток 9, 10 возбуждения, а также пропорционально изменению расстояния между обмотками 9, 10 возбуждения, а следовательно, пропорцио1430731 Составитель Т,БычковаТехред А.Кравчук Корректор Н.Король Редактор А.Маковская 1 Заказ 5330/40 Тираж 680 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР го делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-политрафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3нально перемещению объекта 4 в указанной системе координат.Благодаря соответствующему выбору величины индуктивности Ь обмотки 10 возбуждения согласно соотношению (1) данное устройство позволяет по величине выходных сигналов непосредственно оценивать величины перемещений объекта по Трем координатам. Уменьшение числа электрических связей с подвижной частью устройства благодаря исключению отдельно выполненного датчика линейных перемещений, как это имеет место в известном устройстве, повышает надежность устройства, упрощает его конструкцию и схему обработки сигналов на его выходе. Формула изобретения 20 Устройство для измерения перемещений объекта относительно основания, содержащее телескопически сопряженные направляющую и шток, установлен ный на противоположном конце штока шаровой шарнир, предназначенный для связи с объектом контроля, закрепляемую в процессе измерения на основании и шарнирно сопряженную с противо положным концом направляющей ферромагнитную шаровую головку, выполненную с тремя кольцевыми проточками во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях, одна из которых параллельна основанию, три измерительные обмотки, размещенные в кольцевых проточках шаровой головки, и обмотку возбуждения, размещенную на направляющей соосно с нею, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьппения надежности, оно снабженовторой обмоткой возбуждения, котораязакреплена на штоке соосно с направляющей, охватывает ее поверхность,включена встречно-последовательно спервой .обмоткой возбуждения и выполнена с индуктивностью Ь , определяемой из соотношения1 максКмис 1 мин Кмаксгде 1., - индуктивность первой обмотки возбуждения;К- коэффициент связи первойобмотки возбуждения и измерительной обмотки, параллельной основанию;Кмас - коэффициент связи второйобмотки возбуждения и тойже измерительной обмоткипри максимально выдвинутомштоке;К - коэффициент связи второйминобмотки возбуждения и тойже измерительной обмоткипри минимально выдвинутомштоке;Ь- расстояние от центра шаромаксвой головки до центра шаро"вого шарнира при максимально выдвинутом штоке;Ь-расстояние от центра головки до центра шарового шарнира при минимально выдвинутом штоке,а направляющая выполнена из ферромаг"нитного материала,