Устройство для измерения натяжения движущейся нити

путем установки рефлектометрического волоконно-оптического преобразователя и выбора начальной рабочей точки.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения натяжения движущейся нити, содержащем два направляющих бесфрикционных шкива и нитеводитель с преобразователем перемещения, согласно изобретению, преобразователь перемещения выполнен в виде упругой мембраны, установленной в торце корпуса, на противоположной стороне которого перпендикулярно мембране закреплен первый торец волоконно-оптического световода, второй торец которого оптически через разветвитель соединен с источником и приемником светового излучения, причем наружная часть мембраны в ее центре жестко связана с нитеводителем.Изобретение иллюстрируется фиг. 1 и 2.Для расширения диапазона измерения расстояние 7 н от первого торца светового до внутренней плоскости мембраны выбрано из соотношенияЕн = 1,9 Й Й 9 / (1) где В - радиус составляющих световод излучающих волокон;р - апертура сеетовода.Выражение (1) получено следующим образом. Известно, чтоторцы световодов рефлектометрических волоконно-оптических преобразователей, как правило, выставляются на начальное рабочее расстояние Ко от отражающей поверхности, которое показано на фиг,2,Для канала со случайным распределением волокон определяется из выражения7 о = К/тц р. (г)Для снижения погоешности преобразователя, которое зависит от линейности функции преобразования и исключения контакта торца волоконно-оптического преобразователя с отражающей поверхностью, ограничивают его перемещение следующими значениями:0,1 Ео Ю 1,9 Ео, (3) где ЛЕ - максимальное перемещение торца световода от Ео.В датчике перемещается не торец световода, а отражающая поверхность, но выражения (2) и (3) справедливы и для этого случая, Учитывая, что перемещение мембраны происходит под действием сил натяжения нити в сторону уменьшения расстояния до тооца световода, можно выбрать начальную рабочую точку преобразователя не в середине, а е верхней точке его функции преобразования, увеличив приэтом в 2 раза диапазон измерений, что ивидно на фиг, 2,Поэтому начальное расстояние Ен мы5 предлагаем выбирать согласно выражения(1), которое получено из выражений (2) и (3),так как при этом обеспечивается квазилинейный рабочий участок с отклонением отлинейной зависимости не более, чем 0,1/10 Устройство содержит контролируемуюнить 1, два бесфрикционных шкива 2 длянаправления нити, подвижный нитеводи-.тель 3, мембраны 1,корпус 5, волоконно-оптический световод б, отверстие 7 для15 выравнивания давления, двэ отражателя 8для снижения световой помехи, разветвитель 9, источник излучения 10, приемникизлучения 1,1 и основание 12 для установкиэлементов устройства,20 Бесфрикционные шкивы 2 устанавливаются на основании 12 под корпусом 5 преобразов: теля. Подвижный нитеводитель 3жестко связан с мембраной 4 и выполнен евиде ролика с низким коэффициентом тре 25 ния, ось которого установлена на уровнеосей шкивов 2, чтобы обеспечить появлениесилы Р при натяжении нити 1. РасстояниеЕн от торца световода до мембраны 4 установлено в соответствии с выражением (1).30 Разветвитель 9 оптически соединяет источник излучения 10 и приемник излучения 11со световодом б, Внутренняя сторона мембраны 4 полируется для улучшения условийотражения, Корпус 5 преобразователя .35 имеет возможность поперечного перемещения по основанию 12 для установки оси нитеводителя 3 относительно осишкивов 2 и не должен пропускать световуюпомеху.40 Устройсво работае сгедующим образом.Нить 1 пропускается через шкивы 2 инитеводитель 3. Когда нет натяжения нити,то нет силы Р, т.е, нитеводитель 3 не воздей 45 ствует нэ мембрану 4 и поэтому расстояниеот тооца сеетовода до мембраны 4 соответствует начальному, а на выходе приемникаизлучения вырабатыеания сигнал, соответствующий нулевому значению натяжения50 нити.При включении устройства протяжкинити 1, которое не показано на фиг, 1, движущаяся нить 1 оказывает силовое воздействие Р, пропорциональное натяжению, на55 нитеводитель 3, вызывая деформацию мембраны 4 в сторону торца световода б, уменьшая расстояние Ен и модулируя отраженныйсветовой поток, попадаемый на торец сеетовода б., от поверхности мембраны 4, 1760403тизну функции преобразования используемых в них преобразователей, так как крутизна преобразования наиболее наглядно характеризует чувствительность преобразователя, Чувствительность преобразователей Холла при измерении постоянных магнитных полей в зависимости от конструкции колеблется от 1 до 2,5 В на 1 Тл, т.е, крутизна функции преобразования на линейном участке составляет 45-68, крутизна преобразования предлагаемого датчика превышает 80 (фиг. 2),Кроме этого, надо учесть, что чувствительность прототипа снижается инерционностью пружины с закрепленным на ней магнитом, поэтому при малой инерционности плоской мембраны чувствительность данного устройства дополнительно несколько увеличивается и будет в 1,5-2 раза выше, чем у прототипа,Формула изобретения 1, Устройство для измерения натяжения движущейся нити, содержащее два направляющих бесфрикционных шкива и нитеводитель с преобразователем перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения чувствительности и точности измерения, преобразователь перемещения выполнен в виде упругой мембраны, установленной в торце корпуса, на противоположной стороне которого перпендикулярно мембране закреплен первый торец волоконно-оптического световода, второй торец которого оптически через разветвитель соединен с источником и приемником. светового излучения, причем наружная часть мембраны в ее центре жестко связана с нитеводителем.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, расстояние Е от первого торца световода до внутренней плоскости мембраны выбрано из соотношения2.н = 1,9 ВЙ 9 угде В - радиус торца составляющих световод излучающих волокон;р - апертура световода,