Электронно-механический преобразователь линейных перемещений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистических(ИМ.Кл. с присоединением заявки М 6 01 В 7/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 23.02.83(54 ) ЭЛЕКТРОННО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для измерения линейныхперемещений объекта,Известны злектровакуумные преобразователи линейных перемещений,так называемые механотроны 1.Недостатком этих преобразователейявляется ограниченный диапазон измеряемых перемещений, составляющийнесколько мм.Наиболее близКим техническим решением к изобретению янляется обладающий более широким диапазономизмеряемых перемещений порядка + 50 ммэлектронно-механический преобразователь линейных перемещений, содержащий гаэоразрядную трубку с двумявнутренними, неподвижными, акси.льно расположенными осесимметричнымиэлектродами с зазором между их торцами, и установленным коаксиальнос нозможностью перемещения вдоль оситрубки, внешним цилиндрическим элект.родом. Внутренние электроды этого .преобразователя выполнены штыревыми,а расстояние между их торцами непревышает диаметра электродов 12).Недостатками известного преобразонателя являются ограниченная чувстнительность и невозможность получения выходной характеристики преобразования заданного вида, так как внутренние электроды газоразрядной трубки выполнены штыревыми.Целью изобретения является повышение чувствительности и обеспечениерегулировки форьы характеристики пре образования,Для достигения поставленной целив электронно-механическом преобразователе линейных перемещЕний, содержащем высокочастотную газоразряднуютрубку с двумя внутренними, неподвиж.ными, аксиально расположенными осесимметричными электродами с зазороммежду их торцами и установленным коаксиально с воэможностью перемещения вдоль оси трубки внешним цилиндрическим электродом, внутренниеэлектроды выполнены с участками конусной поверхйости, максимальнойРсто и минимальной 0 цдиаметры которых, а также внутрейний диаметргаэоразрядной трубки 0 связаны сотротношениями.и - т И. , 2 СтР тСФ в " тр Ъи ргде Ч - скорость дрейфа электронов в плазменном столбе;40 Ю - круговая частота В 4 поляр - давление газа в разрядной трубкЕ;С " величина, зависящая от рода газа, частоты В 4 поля и толщины.диэлектрической стенки газоразрядной трубки, превышающая 20 см тор .Кроме того, внутренние электроды могут быть выполнены полыми или со ступенчатыми измененями диаметра по их длине, 0На чертеже схематично изображен один из вариантов электронно-механического преобразователя линейных перемещений.15Преобразователь содержит гаэораз рядную трубку 1 с двумя внутренними неподвижными, установленными аксиальнои осесимметрично электродами 2 выполненными в виде тел враще 120 ния с переменным сечением возрастающим от величины Эп 1 в центре раз - рядной трубки 1 до величины Пак в направлении к ее концам. Подвижный электрод 3 выполнен в виде олого цилиндра, размещенного снаружи газо- разрядной трубки, кварцевая колба которой имеет внутренний диаметр П К электроду 3 подключен один из зажимов генератора 4 высокой частоты, противоположный зажим которого эа землен.Внутренние электроды 2 отделены один от другого в центре трубки воздуш: ным зазором, который выбирается минимально возможным и лимитируется из 35 технологических соображений; Для предотвращения замыкания между ниМи их торцы могут быть покрыты тонким слоем диэлектрика. Один из внут. ренних электродов 2 заземлен, а к второму подключен конденсатор 5 большой емкости, представляющий, практическикороткое замыкание для переменной составляюей В 4 напряжения на нем и предназначенный для45 выделения на нем полезного сигнала постоянного тока, несущего информацию о перемещенияя подвижного электрода 3 относительно неподвижных электродов 2 и измеряемого, напри 50 мер, с помощью вольтметра.Электронно-механйческий преобразователь работает следующим обарзом.Приподключении фиксированного В 4 напряжения к подвижному электроду 3 газоразрядной трубки, В 4 напря- )5 жение на призлектродном слое внутренних электродов 2, а следовательно, и постоянный потенциал Мо плазмы,. возни-. кающей в межэлектродном зазоре, будут определяться максимальным диаметром 60 Похватываемого плазмой сечения.мавйутренних электродов. Благодаря профилированию сечения внутренних электродов и выбору их размеров О, и П а также внутреннего диа метра газоразрядной трубки П, удылетворяющими приведенным выше соотношениям, обеспечивается возбуждение и поддержание стационарного высокочастотного емкостного разрядаГВЧЕР) во всем межэлектродном зазоре, несмотря на изменение межзлектродного расстояния между электродами2 и 3,Выполнение указанных соотношенийобеспечивает существование слаботочного режима горения ВЧЕР, характеризующегося темчто потери электрической мощности в приэлектродных слоях пространственного заряда, неизбежно присутствующих в разряде, минимальны, а вольт-амперная характе"ристика (ВАХ) разряда - растущая.Указанные соотношения между Р , ОП, позволяют реализовать заданныйрежим горения ВЧЕР.Когда внешний электрод 3 расположен симметрично над зазором междувнутренними электродами 2, постоянный потенциал между одним из неподвижных внутренних электродов и плазмой Мо, а также между другим электродом и плазмой 90 имеют одинаковую величину, Смещение вправо ( влево) внешнего электрода 3 приводит к изменению значений 10 и из-за разныхмаксимальных диаметров, охватываемых плазмой, в зависимости от положе.ния этого электрода, а следовательно, к появлению полезного сигналаразности потенциалов постоянного тока Ч = Чо- Ч, выделяющейся на конденсаторе 5,Выполнение профилированных внутренних электродов полыми делает возможным изменять частоту собственныхколебаний преобразователя за счетизменения массы электродов.Кроме того, с целью получения характеристик преобразования с участками, резко отличающимися по чувствительности преобразования, внутренние неподвижные электроды преобразователя могут быть выполнены в видецилиндров со ступенчатыми изменениями диаметра по их длине .В предлагаемом преобразователе полезный сигнал У = У 0- М 0 вызываетсядействием двух факторов: неоднородностью плазмы в аксиапьном направлении, как в известном преобразователе,и, помимо того, дополнительной разностью постоянных потенциалов, возникающих при смещении внешнего электрода относительно зазора, за счет различных максимальных диаметров, охватываемых плазмой. Укаэанная дополнительная разность потенциалов составляет в слаботочном ВЧЕР десятки вольт,Именно это обстоятельство позволяетувеличить чувствительность преобразования и реализовать возможность ак, Составитель С. СкрыпникРедактор А, Шандор . ТехредТ.фанта Корректор В. Вутяга Заказ 1.127/62 Тираж 600 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открнтий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тивно влиять на характеристики пре - образования путем выбора определенного профиля внутренних электродов. Электронно-механический преобразователь линейных перемещений, содержащий высокочастотную гаэоразрядную трубку с двумя внутренними, неподвижными, аксиально расположенными 10 осесимметричными электродами с зазором между их торцами и установленным коаксиально с возможностью перемещения вдоль оси трубки внешним электродом, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, 15 что, с целью повышения чувствительности и регулировки формы характеристики преобразования, внутренние электроды выполнены с участками ко.нусной поверхности, максимальный Ъ,и минимальный О; диаметр которых, а также внутренйий диаметр газо- разрядной трубки О связаны соотно- шением где М - скорость дрейфа электроновв плазменном столбе;1 В - круговая частота В 4 поля;р - давление газа в разряднойтрубкеС - величина, зависящая от рода газа, частоты В 4 -ноляи толщины диэлектрической стенки газоразрядной трубки, превышающая20 см тор,2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й ся тем, что внут-:ренние электроды выполнены полыми,3. Преобразователь по пп. 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью обеспечения скачкообразногоизменения чувствительности, внутренйие электроцы выполнены со ступенчатыми иэмененями диаметра по ихдлине. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Берлин Г.С. и Розентул С.А. Механотронные преобразователи и их применение. М., "Энергия",с. 239,2. Авторское свидетельство СССР У 488364, кл. Н 04 И 23/00, 1973