Устройство для дистанционного измерения перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 6 01 И НИЯ ал но ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГОИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение чувствительностипри измерении микроперемещений. Уство содержит г-р 1 электромагнитныхколебаний, направленный ответвитель2, линию 3 передачи, волновое сопротивление которой равна активному сопротивлению 4, а также резонансныидатчик, выполненный из катушки 5 индуктивности и емкостного преобразователя 6 с изменяющимся зазором, ВЧнапряжение г - ра 1 через ответвитель2 поступает на линию 3 и распространяется в ней в виде падающей волнынапряжения. По достижении ею нагрузки линии 3, образованной сопротивлением 4, катушкой 5 и преобразователем 6, происходит образование отраженной волны, движущейся от нагрузки к ответвителю 2. При начальномзначении зазора нет отраженной волныи устр-во работает в режиме согласования. При изменении зазора от измеряемых микроперемещений изменяетсяамплитуда отраженной волны, котораядостигает ответвителя 2 и выделяется в виде ВЧ-напряжения на выходе 7.2 ил.Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения расстояний и зазоров между разнесенными пред 5 метами.ель изобретения - повышение чувствительности при измерении микроперемещений.На фиг. 1 приведена структурная 1 О электрическая схема устройства для3 дистанционного измерения перемещений; на фиг, 2 - графические зависимости выходного напряжения от конкретных значений измеряемых микроперемещений 15 при заданных значениях частот стабили" зированного высокочастотного генератора и параметрах емкостного преобразователя микроперемещений.Устройство дпя дистанционного из мерения содержит генератор 1 электромагнитных колебаний, направленный ответвитель 2, линию 3 передачи, активное сопротивление 4, равное волновому сопротивлению линии 3 переда чи, катушку 5 индуктивности и емкостный преобразователь 6 с иэменяющимся зазором, соединенные последовательно. Выходной сигнал, линейно зависящий от измеряемых микропереме О щений, снимается с выхода 7 отраженной волны направленного ответвителя 2, Емкостный преобразователь 6 располагается, например, над проводящей поверхностью контролируемого объ екта 8 на начальном расстоянии от него с 1Устройство для дистанционного измерения перемещений работает следующим образом, 40Высокочастотное напряжение с выхода стабилизированного генератора 1 через направленный ответвитель 2 пос - тупает на вход линии передачи 3 и распространяется в ней в виде падающей 45 волны напряжения, По достижении ею нагрузки линии 3 передачи, образованной активным сопротивлением,4, катушкой 5 индуктивности и емкостным преобразователем 6, происходит образование отраженной волны, движущейся от нагрузки к направленному ответви телю 2. Амплитуда этой волны будет равна нулю только при начальном значении зазора сто, когда катушка 5 55 индуктивности и емкостный преобразователь 6 настроены в резонанс. В этом случае полное входное сопротивление нагрузки равно активному соцротивлению 4, т,е. волновому сопротивлению линии 3 передачи. Этот режим называется режимом согласования, Отраженной волны в этом случае нет.В любом другом случае, когда значение зазора не равно д возникает отраженная волна, амплитуда которой зависит от изменений этого зазора АЙ, т,е. от измеряемых микроперемещений. Отраженная волна достигает направленного ответвителя 2 и выделяется в виде высокочастотного напряжения на его выходе 7. Для сохранения однозначности при измерениях микроперемещений допускается либо уменьшение зазора относительно начального значения с 1 т.е. проводящая поверхность контролируемого объекта 8 приближается к второму электроду емкостного преобразователя 6 микроперемещений с изменяющимся зазором, либо его увеличение от минимального. Для измерения вибраций следует после настройки контура в резонанс при начальном значении зазора с 10 сместить электрод емкостного преобразователя 6 на величину, равную половине диапазона измерения, в направлении поверхности вибрирующего объекта контроля 8, В этом случае линейность характеристики сохраняется, а возникшую постоянную составляющую на выходе линейного преобразователя можно легко убрать с помощью разделительной емкости (не показана).Амплитуда отраженной волны на входе линии связи следующим образом зависит от измеряемых микроперемещений1нотр пав 1+С Ь с 1(1)1где Ы,=. ---2)ыбзДля того., чтобы выделить напряжение отраженной волны на отдельном выходе преобразователя используется направленный ответвитель 2, включенный между генератором 1 и линией 3 передачи, который может быть выполнен по схеме высокочастотного баланс- ного моста. Коэффициент передачи напряжения отраженной волны на выход 7 направленного ответвителя постоянен и стремится к единице, Тогда выражение описывает функциональную зависимость выходного сигнала от измеряемых микроперемещений.(3) Для получения линейной зависимости необходимо добиться выполнения следущего условия: При заданных габаритах емкостного преобразователя 6 микроперемещений, волновом сопротивлении линии 3 пере 10 дачи, диэлектрических свойствах изолятора с, добиться выполнения этого условия можно подбором частоты выходного напряжения генератора 1 для чего необходимо задаться допустимым значением погрешности нелинейности преобразования.Учитывая выражение (1), можно получить диапазон частот выходного напряжения генератора 1, обеспечивающий выполнение условия (2). Выбор любой частоты из этого диапазона для построения данного генератора 1 поз 5 волит получить погрешность нелинейности в заданном диапазоне измерений не хуже допустимой величины, Таким образом, частота выходного напряжения генератора 1 выбирается из усло- вия диапазон измеряемых микроперемещений;волновое сопротивление линии 3 передачи;площадь перекрытия электродов емкостного преобразователя 6;абсолютная диэлектрическаяпроницаемость зазора;допустимая погрешность нелинейности преобразования,Е,Формула изобретения Устройство для дистанционного измерения перемещений, содержащее последовательно соединенные генератор электромагнитных колебаний, направленный ответвитель и линию передачи, измеритель амплитуды, подсоединенный к выходу отраженной волны направлен-, ного ответвителя, и резонансный датчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности при измерении микроперемещений резонансный датчик выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и емкостного преобразователя, между выходом линии передачи и входом резонансного датчика включено активное сопротивление, величина которого равна волновому сопротивлению линии связи.- 15 г 11;щи 1% 07 д 30 40 50 юю 8,2 Составитель Р,КузнецоваРедактор Л.Веселовская Техред М.Дидык, Корректор С.Шекмар здательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101 изводствен аказ 2537/43 Тираж 790 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5