Способ измерения перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 В 7/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ хнический инстит ульскис во СССР 1986. во СССР 1986. Я ПЕРЕЕЩЕк измерительпользованодля оизвольно ориИзобретен ой технике и м змерения пер нтированныхИзвестен с ий с помощью я, включаемо втогенератора е относи ожет быть емещений бъектов, пособ емкос овк ительно для о орик изм пол ьзо Оизвол емеще- зовате- контур измерения пер тного преобра олебательный ляется ых знамому явений.возможияние нанепараллементов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетел ьстЬЬ 1227938, кл. 6 01 В 7/00Авторское свидетельстВ 1226015, кл, 6 01 В 7/00(57) Изобретение относитсной технике и может быть иизмерения перемещений и Недостатком данного способа невозможность измерения абсолют чений перемещения. Наиболее близким к предлагае ляется способ измерения перемещ Недостатками являются не ность абсолютных измерений, вл результат измерения возможной лельности размещений обьекта и э преобразователя, О 1717944 А ентированных объектов. Цель - повышение точности. Приводят чувствительный элемент преобразователя (ЧЭП) в колебания, последовательно изменяют пространственную ориентацию ЧЭП, Устанавливают ЧЭП в направлении, в котором вычисленный с помощью коэффициента преобразования Фурье модуль Фурье коэффициента (МФК), соответствующий частоте колебаний ЧЭП, приобретает максимальное значение, Перемещение объекта определяют с учетом отношения МФК, соответствующего нулевой частоте механических колебаний, и МФК, соответствующего частоте механических колебаний ЧЭП в направлении окончательной установки ЧЭП. 2 ил,Целью изобретения является повышение точности.Сущность изобретения заключается в том, что при приведении чувствительного элемента в колебания с заданной амплитудой, последовательном пространственном сканировании в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, одновременном определении максимального значения модуля Фурье коэффициента, соответствующего частоте механических колебаний чувствительного элемента, слежении за изменением модуля Фурье коэффициента, соответствующего нулевой частоте механических колебаний, представляется возможность определить абсолютное перемещение объекта без погрешности из-за не- параллельности поверхностей объекта и20 25 30 35 40 45 50 правление виброискателя 2, в котором модуль коэффициента Фурье, соответствующего частоте механических колебаний электрода 3, имеет максимальное значениеЬ(с 1) = Ь(к 1)макс (2) В этом направлении по ч измеренным значениям резонансной частоты электрических колебаний и;, по формуле (1) определяют также и модуль коэффициента Фурье, соответствующего нулевой частоте механических колебаний,Ь(0)т.е. модуль коэффициента Фурье при 1 = О.В конечном местоположении объекта 1, в котором нас интересует перемещение относительно начального местоположения объекта 1, по М измеренным значениям частоты электрических колебаний .Рп по формуле (1) определяют модуль коэффициента ФурьеЬР(0) , а перемещение объекта 1находят по формуле; ъ: ., - 4 - И, зЛР(С 1)максгде хозад. - заданная амплитуда механических колебаний электрода 3;Ь(К 1)макс. - МаКСИМаЛЬНОЕ ЗНаЧЕНИЕ МО- дуля коэффициента Фурье, соответствующего частоте механических колебаний электрода 3; Л 1 ЬР(0)- изменение модуля коэффициента Фурье, соответствующего нулевой частоте механических колебаний, т,е, разница между значениями Ь(0),рассчитанными в конечном и начальном местоположениях объекта 1.Последовательный поворот виброискателя 2 с электродом 3 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при одновременном определении модуля коэффициента Фурье ЬР(с 1), соответствующего частоте механических колебаний электрода 3, необходим для определения направления виброискателя 2, в котором он является перпендикулярным поверхности объекта 1, также направление колебания электрода 3 с заданной амплитудой хозад, является перпендикулярным поверхности объекта 1, и поверхность рабочей плоскости электрода 3 является параллельной поверхности объекта 1, что повышает точность измерений. Операции нахождения перпендикулярного поверхности обьекта 1 направления иллюстрируются на фиг.2,Определяемый по формуле (1) модуль коэффициента ФурьеЬ(с 1) , соответствующий частоте колебаний электрода 3, пропорционален проэкции заданной амплитуды колебаний измерительного электрода 3 хозад. на ось г (фиг.2). Поэтому можно записатьДР(С 1)= А хозад.сози:озр 1 (4) где А - коэффициент пропорциональности; хозад. - заданная амплитуда электрода 3;аф - углы, определяющие направление а виброискателя 2 с электродом 3. Поэтому, как следует из формулы (4), модуль коэффициента ФурьеЬ(с 1)приобретает максимальное значение при а = О ИР = О, Зто направление виброискателя 2 является перпендикулярным поверхности объекта 1. Направление, в котором модуль коэффициента Ь 1) является максимальным, в предлагаемом способе находится следующим образом.Сначала виброискателя 2 поворачивается в произвольно выбранной плоскости Р, ищется направление в этой плоскости, в котором модуль коэффициента Фурье имеет максимальное значение. На фиг,2 это направление обозначено а 1. Затем виброискатель поворачивается в.плоскости О, перпендикулярной первой плоскости Р и проходящей через направление а 1, Ищется направление виброискателя 2, в котором модуль коэффициента Фурье Ь 1) приобретает максимальное значение. На фиг.2 направление обозначено а 2, оно совпадает с направлением оси . В направлении а 2Ь1)макс = Ахозад (5) гдеЬ(с 1)- максимальное значение модуля коэффициента Фурье, соответствующего частоте механических колебаний электрода 3.В предлагаемом способе повышена точность измерения из-за исключения погрешностей, связанных с неизвестной ориентацией объекта, Точность измерения по сравнению с прототипом повышается в среднем 14,7 раза.Предлагаемый способ обеспечивает возможность измерения точных абсолютных значений перемещения, измерения перемещений объектов с трудно определяемой ориентацией их поверхности. Формула изобретения Способ измерения перемещений, заключающийся в том, что размещают чувствительный элемент преобразователя линейных перемещений на заданном расстоянии от поверхности контролируемого объекта, измеряют сигнал преобразователя, по измеренному сигналу судят о перемещении, отл и ч а ю щ и й ся тем, что, с целью повышения точности измерения, приводят1717944 20 чувствительный элемент преобразователя в механическое гармоническое колебание с заданной амплитудой в направлении его оси чувствительности, последовательно изменяют направление механических гармонических колебаний в фиксированной плоскости путем поворота оси чувствительного элемента в указанной плоскости, для каждого из направлений чувствительного элемента по сигналам преобразователя вычисляют коэффициент преобразования Фурье, соответствующий частоте колебаний чувствительного элемента, фиксируют направление оси чувствительного элемента в плоскости, при котором вычисленный коэффициент имеет максимальное значение, последовательно изменяют направление колебаний в плоскости, перпендикулярной первоначальной, путем поворота оси чувствительного 5 элемента, по сигналам преобразователя вычисляют коэффициент преобразования Фурье, соответствующий частоте колебаний чувствительного элемента, фиксируют направление оси чувствительного элемен та, при котором вычисленные значениекоэффициента имеет максимальное значение, вычисляют коэффициент преобразования Фурье, соответствующий нулевой частоте, а о перемещении судят 15 по изменениям данного коэффициента впроцессе измерений.1717944 2 иг,40 5 Корректор М.Кучерявая Редактор Н,Лазаренко изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 аказ 868 ВНИИ Составитель А.МозурасТехред М.Моргентал Тираж Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5