“преобразователь перемещений и вибраций в электрический сигнал

Союз Советских Социалистических РеслубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и 684306 ТОо" СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 04.07.77 (21) 2с присоединением заявки Мо -(51) М. К 1 0 5/12 1 Н 1/08 Государственный комитет СССР по делам изооретеннй н открытийллетень Мо 33 53) УДК 53.71: :531.14 (088.8) публиковано 05.09.79. Дата опубликования описания 15.09.7 И Бугаков Д А. М.мых перемещений в магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен перпендикулярно длине элемента и параллельно плоскости, соединяюшей середины областей с высокой и низкой скоростями 5 поверхностной рекомбинации носителей тока в гальваномагниторекомбинационном элементе.Для уменьшения инерционности преобразователя и повышения линейности гальваномагниторекомбинационный элемент выполнен в виде отрезка литого полупроводникового микропровода с областью высокой скорости поверхностной рекомбинации носителей, выполненной в виде слоя цилиндрической формы с центральным углом не более 15, 15 Схема описываемого устройства представлена на чертеже.Преобразователь содержит неподвижнуюмагнитную систему, например, в виде постоянного магнита 1, между полюсами которого создано однородное магнитное поле. В зазоре между указанными полюсами расположен гальваномагниторекомбинационный элемент (ГМР-элемент) 2, например, из литого германиевого микропровода, который тем, что в увствитель- льваномагта, распо- егистрируеИзобретение относится к области приборостроения и может быть использованодля измерения малых перемещений и вибраций в сплошных твердых телах.Известно устройство для измерения перемещений с пленочным датчиком Холла,жестко связанным с магнитной пленкой надиэлектрической подложке 1. Данное устройство не позволяет измерять малые перемещения и вибрации порядка 1 О А,Известно также устройство для измерения перемешений 2, содержащее витуюупругую ленту, связанную с исследуемымобъектом, и чувствительный элемент, расположенный в центральной части ленты. Недостатками данного устройства являютсясравнительно большие габариты и недостаточно высокая чувствительность,Целью изобретения является повышениечувствительности и уменьшение габаритовпреобразователя.Указанная цель достигаетсяпредлагаемом преобразователе чный элемент выполнен в виде ганиторекомбинационного элеменложенного вдоль направления р Доника, В. И, Заборовский, П. Котрубенковыводах, пропорциональное углу его поворота, а значит, и измеряемому перемещению.Это напряжение измеряется схемой регистрации сигнала. Таким образом достигается преобразование малых перемещений и вибраций исследуемого объекта в электрический сигнал.Совместное использование ГМР-элемента и механизма Абрамсона позволяет достичь высокой .пороговой чувствительности порядка 3 - 5 А при уменьшении габаритов 1 о и простоте конструкции. Применение витых участков упругой ленты механизма Абрамсона в качестве токовыводов ГМР-элемента снижает поперечные размеры устройства и индукционные наводки, что уменьшает погрешность измерения. Выполнение ГМР-элемента в виде отрезка литого полупроводникового микропровода, например из германия, с областью высокой скорости поверхностной рекомбинао ции носителей тока, выполненной в формецилиндрического слоя с центральным углом не более 15, повышает линейность преобразования (за счет цилиндрической формы) и резко снижает инерционность работы преобразователя (за счет снижения поперечных размеров). Внедрение предлагаемого изобретения зо позволит измерять малые перемещения ивибрации в сплошных твердых телах и оболочках, например, регистрировать начальные стадии разрушающих деформаций с целью их предотвращения. формула изобретения Предлагаемый преобразователь обычнослужит для измерения малых перемещенийаои вибраций, происходящих, например, внутри малого объема исследуемого объекта(обычно сплошного твердого тела), для чего концы витых участков упругой тонкой ленты механизма Абрамсона крепятся в точках,относительно которых измеряются взаимныеперемещения,Устройство работает следующим образом. нзоПри возникновении перемещении механизм Абрамсона сообщает ГМР-элементу вращательное движение. ГМР-элемент, ориентированный в магнитном поле описанным выше способом, при вращении изменяет свое сопротивление. Подключенный в электрическую схему, питающую его стабилизированным переменным током, ГМР-элемент выделяет постоянное напряжение на токозакреплен на перемычке 3 в центральной части передачи, выполненной в виде витой упругой ленты 4 (механизма Абрамсона),Этот механизм обеспечивает высокое передаточное отношение порядка 8 град/мкм при сравнительно малом продольном усилии 0,01 - 0,025 г/град. ГМР-элемент представляет собой полупроводниковый кристалл, например германия, с токовыми контактами 5 и токовыводами на концах (в данном случае ими служат витые участки 4 механизма Абрамсона), противоположные грани которого обладают различными скоростями поверхностей рекомбинации носителей тока. При воздействии на ГМР-элемент магнитного поля, вектор магнитной индукции которого перпендикулярен протекающему в нем току и плоскости, соединяющей середины областей с высокой и низкой скоростями поверхностной рекомбинации, его сопротивление изменяется максимальным образом. Если питать указаннь 1 й элемент переменным током, то под действием постоянного магнитного поля на его токовыводах возникает постоянное напряжение (сигнал), пропорциональное величине этого поля В предложенном устройстве ГМР-элемент расположен вдоль направления регистрируемых перемещений таким образом, чтобы вектор магнитной индукции был направлен перпендикулярно длине ГМР-элемента, а значит, и току в нем, и параллельно плоскости, соединяющей середины областей с высокой и низкой скоростями поверхностной рекомбинации носителей тока. При этом сигнал с ГМР-элемента в начальном положении равен нулю. Измеряемое напряжение с ГМР-элемента поступает в электрическую схему 6 регистрации сигнала. 1. Преобразователь перемещений и ибраций в электрический сигнал, содержащий витую упругую ленту, связанную с исследуемым объектом, и чувствительный элемент, расположенный в центральной части ленты, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения габаритов, чувствительный элемент выполнен в виде гальваномагниторекомбинационного элемента, расположенного вдоль направления регистрируемых перемещений в магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен перпендикулярно длине элемента и параллельно плоскости, соединяющей середины областей с высокой и низкой скоростями поверхностной рекомбинации носителей тока в гальваномагниторекомбинационном элементе.2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности и повышения линейности, гальваномагниторекомбинационный элемент выполнен в виде отрезка литого полупроводникового микропровода с областью высокой ско684306 5рости поверхностной рекомбинации носителей,выполненной в виде слоя цилиндрическойформы,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе елев ь В. гова Составите Техред О. Л Тираж 866 твенного бретений 35, Рау г. Уж гоорректор Н. ГорваПодписноеСР а ССнтийаб.,Про ком ите и откршскаяод, ул Государселам изосква, Ж -Патентв,5 ная,Редактор Л. БиберЗаказ 5268/30по д113035, Мфилиал ППП 61. Авторское свидетельство СССРМо 503153, кл. б 01 0 5/12, 1973.2. Авторское свидетельство СССРЮй 244668, кл. б 01 1. 9/00, 1967 (прото 5 тип)