Устройство для измерения перемещений

(57) Иэобреттельной техн ТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 1 ТЕ ние относитсяке, а именно клинейных перем измери- средстщений . е диапаи линейроля ь изобретения - ра е при сохранен она измере тся за счет выполтрично ступенчаередних кромок сту-криволинейно вог- Е ские размеры стуны в соответствии тическими выражещади. Это нения экр а сими тым с огиб пеней, вып нутыми. Ге пеней экра с заданным ниями. 5 ил ающими п лненными метриче а выбра матем ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Московский ордена ОктябрьскоРеволюции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов,8052654 ной зависимости между перемещениемэкрана и выходным сигналом устройства путем обеспечения прямои пропорциональности между перемещением экрана и величиной перекрываемой им плоа форма передней кромки последующих ступеней определяется математическим выражением П гу=- х +2- Ь 4 где 0 - диамет- по рядк Ь, - ширинаприемник вый номер ст)-й ступени; ени; Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения линейных перемЕщений.Цель изобретения - расширение диа. пазона измерений при сохранении линейной зависимости между перемещением экрана и выходным сигналом устройства путем обеспечения прямой пропорциональности между перемещением экрана и величиной перекрываемой им О площадки.На фиг. показана принципиальная схема устройства для измерения перемещений; на фиг.2-4 - схемы расположения экрана относительно приемника 5 в начальном (штриховые линии) и конечном (сплошные ликии) положениях; на фиг,5 - расчетная схема положения экрана относительно приемника в начальном (сплошная линия) и конеч ном (штриховая линия) положениях.Устройство для измерения перемещений содержит источник 1 равномерного электромагнитного потока, приемник 2 цилиндрической формы для регистрации этого потока и установленный между ними с возможностью перемещения экран 3, выполненный симметрично стуступенчатым относительно оси, совпадающей с направлением его перемеще ния. Боковые кромки каждой из ступеней экрана параллельны его оси симметрии, передняя кромка первой ступени выполнена вогнутой по дуге окружности, диаметр которой равен диаметру приемника, а передние кромки последующих ступеней выполнены криволинейно вогнутыми. Ширина первой ступени экрана меньше радиуса приемника, ширина каждой из последующих 40 ступеней больше ширины предыдущей ступени на величину ширины первой ступени, а экран установлен по оси приемника, причем длина 1, каждой боковой кромки определяется математи ческим выражением- Ь,у - текущая ордината, отсчитываемЛя от линии, перпендикулярной оси симметрии экрана и проходящей через середину боковой кромки предшествующей ступени;х - абсцисса, отсчитываемая отоси симметрии экрана.Устройство работает следующимобразом.Источник 1 создает равномерныйэлектромагнитный поток, который попадает на приемник 2, регистрирующий этот поток. Г 1 ежцу источником 1и приемником 2 установлен экран 3,жестко связываемый с объектом, перемещения которого измеряются. Приперемещении экрана 3 по направлению, указанному стрелкой (фиг.1) экран частично перекрывает электромагнитный поток, что приводит куменьшению регистрируемого потока исоответственно к уменьшению выходного сигнала, величина которого прямо пропорциональна площади приемника, не перекрываемой экраном 3.Поскольку передняя кромка первойступени экрана выполнена вогнутой подуге окружности, диаметр которой равен диаметру приемника, площадь перекрываемого экраном потока прямо пропорциональна величине перемещенияэкрана. Гаксимальное значение перемещения Л экрана (Фиг,2) на первомэтапе равно длине первого прямолинейного участка, т,е,Ь = ( = Р - Ъ.гДля обеспечения прямой пропорциональности между перемещением экрана и величиной перекрываемой площади приемника (т,е. величиной выходного сигнала) передняя кромка второй ступени экрана выполнена криволинейно вогнутой, При перемещении экрана из начального положения на некоторую величину 8(фиг.5) передняя кромка экрана частично выходит за пределы контура приемника и поэтому приращение площади перекрываемого этой кромкой потока меньше на величину, равную двойной площади дВВ А =0,5 В П, Для компенсации этого уменьшения необходимо, чтобы площадь потока Ь СС П1=0,5 СС,Ь перекрываемая передней криволинейной кромкой, была равна площади ь ВВ А . Так как экран смещается как единое целое, то ВВ =СС, =6,0 (3) (4) 2ЬЬф 1 г, =Р Р,=Р ЕР Ю=,1 р -4(Ь -х) - (Р - Ь, (5) Ордината передней криволинейной20 кромки второй ступени, отсчитываемая от линии, проведенной перпендикулярно оси экрана в середине прямолинейной кромки первого участка (т.е, от оси х)з определяется по формуле25Р гГу = у + Е = у (-) - х + у Р - е (Ь -х)1 Р 2 (6) где х - абсцисса, отсчитываемая от 30оси экрана. Величина х изменяетсяв пределах 0,5 Ь, -Ь , Отсюда следует,что ширина второго прямолинейногоучастка равна 2 Ь а максимальноезначение перемещения Лг, соответ- З 5ствуюшее второму этапу, получают изравенства (5), подставляя х=Ь . Врезультате имеют Е =р - глр"-глзггНа фиг.4 показано начальное(штриховая линия) и конечное (сплошная линия) положения экрана на третьем этапе измерения перемещений, Поскольку Ь =2 Ь то максимальное значение перемещений Л для третьегозэтапа равно длине прямолинейной боковой кромки второго участка, т.е.1 1 рг ьг, грг гьгзНа четвертом этапе измерения перемещений экран опять имеет криволинейную кромку, профиль которой определяется уравнением (6) . На пятомэтапе экран имеет прямолинейную боковую кромку и т.д,Следовательно максимальное число ступеней и экрана зависит от соотношения диаметра применика Р и ширины первого прямолинейного участка Ь Подставляя равенство (1) в равенство (4) и затем равенства (3) и (4) 5 в равенство (2), получаютр гО ПСЛОМУ От;с;ЕгН ример, если Р = О см, Ь Р то ---- = 3,3 и поэтому число ступе -ней раво п=З. Пиапазсн Л и мегзнем 1,сх перемепе -НИй РаВЕИ СУММЕ МаКС ИС)ЬН),СХ 1 НагсЕ -ний перс мещений для прямолинейных и кринолинс йых крсгмок экранаРгЬ, . 110 3 см, Р - (1 Ь ) + с 1(Р- Б:ьг.Из этой формулы, а также из принципа работы устройства следует, чтоширина первой ступени крана должна быть меньп,е радиуса приемника,так как в противном случае число ступеней и= и никакого увеличения диапазона измерений не произойдет, Если ширина какой-то ступени больпедиаметра приемника, т.е. Ь 2 Р, топриемник полностью закрыт от электромагнитного потока, и поэтому величина выходного сигнала остается неизменной и не зависит от перемещенияэкрана. Наименьшее значение Ь, огра-ничено погрешностью приемника электромагнитного потока,Фо рмула из об ре тенияУстройство для измерения перемещений, содержап(ее источник равномерного электромагнитного потока, приемник цилиндрической формы для регистрации этого потока и установленный м.жду ними с возможностью перемещения экран, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения при сохранении линейной зависимости между перемещением экрана и выходным сигналом устройства, экран выполнен сгпчметрично ступенчатым относительно оси, совпадающей с направлением его перемещения, боковые кромки каждой из ступеней параллельны оси симметрии экрана, передняя кромка первой ступени выполнена вогнутой по дуге окружности, диаметр которой равен диаметру приемника, а передние кромки последующих ступеней выполнены криволинейно вогнутыми, ширина первой ступени меньше радиуса приемника, ширина каждой из последующих ступеней больше ширины предыдущей ступени на величину ширины первой ступени, экран установлен по оси приемника, длина Г 1 каждой боковой кромки определяется математеическим выражениемь 0 а форма передней кромки последующихступеней - математическим выражением,Пу= -) - х + О -4(Ь -х )21 где П - диаметр приемника; порядковый номер ступени;ширина 1-и ступени;текушая ордината, отсчитываемая от линии, перпендикулярной оси симметрии экрана и проходящей через середину боковой кромки предшествующей ступени;абсцисса, отсчитываемая отоси симметрии экрана.Корректор М,Пожо Редактор М.Бланар Заказ 4 Ь 15/43 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5