Устройство для измерения линейных перемещений

.Ы 2 515 0 01 В 7/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ М С: ительбыть иало- каналения онстИзвестны уст ремещений, осно линейных диффе торов. В магнитн матор серде ферромагнитного связан с перемещ объектом, Серде каркаса, на котор и две вторичные роист ванны ренци ой це чник матер ающи чник ом ра катуш ва для измерения пее на использовании альных трансформапи такого, трансфортериа- блучевными темпес по- рения выполненала и механ.ся (удлиняюасположен вмещена пери, Напряжен из чески щимся) нутри ичная е, инВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальным производством Института ядерных исследованийАН УССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЬИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано врадиационном материаловедении для определения физико-механических характериИзобретение относится к измер ной и испытательной технике и може использовано в радиационном мате ведении при испытании материалов в лах ядерных реакторов для опреде физико-механических характеристик рукционных материалов.Изучение указанных свойств ма лов в условиях внутриреакторного о ния, характеризующегося интенси радиационными потоками и высоко ратурными полями, производится мощью устройств для изме стик конструкционных материалов. Цель изобретения состоит в повышении точности измерений в условиях высоких температур и больших температурных градиентов п(и использовании устройства, содержащего трансформаторный датчик перемещений, который содержит установленные соосно две крайние и расположенную между ними и связанную с измеряемым объектом среднюю катушку индуктивности, Крайние катушки размещены на каркасах, выполненных в виде сильфонов, один конец которых закреплен неподвижно, а другой имеет воэмбжность регулируемого перемещения с последующей фиксацией как в радиальном, так и в продольном направлениях, Перемещение и фиксация концов сильфонов осуществляется с помощью микрометрических винтов и стопорных гаек, взаимодействующих с резьбовыми втулками, которые установлены в направляющих крепежных стаканов, внутри которых размещены соосно крайние катушки индуктивности. 1 з,п,ф-лы, 2 ил,еремещений, фиксирующих линейное удинение исследуемых образцов,5 10 40 ной, повтому проверенив мониторироввния вн дуцируемое на вторичных обмотках, является функцией перемещения сердечника.Недостатками такого устройства является малая надежность и низкая точность, обусловленные влиянием высокой температуры и радиационных потоков на магнитные свойства сердечников,Известно устройство трансформаторного типа без ферромагнитных элементов (с воздушным зазором). Устройство представляет собой две коаксиальные катушки, одна из которых - первичная - питается от генератора синусоидального напрякения и механически связана с измеряемым объектом, вторичная (неподвижная) катушка состоит из двух секций, включенных встречно. Сигнал, индуцируемый в обмотке вторичной катушки, поступает на электронно-регистрирующий блок и является функцией перемещения объекта. 20Недостатком такого устройства является наличие пог решности, возника 1 ощей изза воздействия на элементы устройства высоких температур с большим осевым и радиальным градиентом. 25Наиболее близким техническим реше- нием к предлагаемому является устройство для измерения линейных перемещений, содержащее блок питания и измерений, а также трансформаторный датчик в виде трех 30 соосно расположенных катушек равного диаметра, крайние из которых неподвижны, а средняя, связанная с измеряемым объектом, размещена с возможностью линейного и углового перемещения относительно оси 35 датчика.Недостатком такого устройства являет, -ся наличие дополнительной погрешности из-за температурного расширения деталей узлов поворота средней катушки, а также из-за наличия рассогласования между осью датчика и осью поворота, которое может увеличиваться в течение эксплуатации засчет накопления окислов на поверхностиоси поворота и крепежных элементов. Кро ме того, наличие осевого температурного градиента увеличивает асимметрию суммарного электромагнитного поля, повышая тем нелинейность датчика. Это обусловлено различным удельным линейным перемещением каждой катушки из-за неодинакового их разогрева. Поскольку в практике радиационного материаловедения механические испытания конструкционных материалов проводят, как правило, в строго заданном стабилизированном температурном режиме, то дополнительная температурная погрешность устройства при таких условиях является величиной практически постоянградуировочной характеристики в ходе проведения испытаний практически не оправдано. Кроме того дополнительное размещение металлоконструкций в активной зоне реактора увеличивает запас реактивности последней, снижая устойчивость безопасной эксплуатации аппарата. Снижается также и надежность устройства иэ-за введения дополнительного механизма, работающего в условиях высоких температурных и реакторных полей;Целью изобретения является повышение точности измерений в условиях повышенных температур и больших температурных градиентов.Поставленная цель достигается тем, что каркасы крайних катушек датчика выполнены в виде сильфонов, один иэ концов которых имеет возмокность регулируемого перемещения с последующей фиксацией как в радиальном,так и в продольном направлениях, причем витки этих катушек располагаются в межгофровых впадинах сильфонов. Перемещение свободных концов каркасов крайних катушек в радиальном и продольном направлениях осуществляется с помощью узлов перемещения, каждый из которых выполнен в виде микрометрического винта, перемещающегося внутри резьбовой втулки и накладки, причем вращение винта относительно неподвижной втулки перемещает свободный конец каркаса в радиальном направлении, а совместное движение втулки, винта и накладки вдоль поверхности направляющих крепежного стакана перемещают .тот ке край каркаса вдоль оси катушки, а фиксация узла перемещений относительно крепежного стакана осуществляется с помощью специальных стопорных винтов,На фиг. 1 схематично изобракено устройство для измерения линейных пеоемещений; на фиг. 2 - видА на фиг. 1(повернуто на 90),Устройство содержит трансформаторный датчик, состоящий из крайних катушек 1 и 2, а такке средней катушки 3, Катушка 3 механически связана с контролируемым объектом (на фиг. не показан) и имеет воэможность перемещаться между крайними катушками вдоль оси датчика. Каркасы крайних катушек выполнены в виде сильфонов 6 и 7, один конец которых неподвижно закреплен, а другой с помощью узлов ради.ального и продольного перемещений может изменять свое положение как в радиальном, так и в продольном направлении. Радиальное перемещение задается с помощью микрометрического винта 8, 9, вращающегосяутри втулки 10, 11, Продольное перемещение осуществляется совместным движением втулки 10 или 11, накладки 12 или 13 и винта 8 или 9 вдоль поверхности направляющих 16 крепежного стакана 17, 18 с. последующей фиксацией втулки и микрометрического винта относительно стакана с помощью специальных стопорных гаек 14, 15. Витки 19, 20 крайних катушек 1, 2 включены последовательно-встречно и подключены к выходу блока 5 питания, Витки уложены в межгофровых впадинах силь- фонов 6, 7. Начало и конец средней .(вторичной) катушки 3 подключены на вход блока 4 измерений,Устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.Измерительное устройство предварительно помещают на стенд предварительных испытаний, с помошью которого снимают градуировочную характеристику путем задания дискретных перемещений средней катушки 3 вдоль оси датчика, Затемдатчик нагревают до рабочей температуры, ожидаемой в условиях реактивного облучения, после чего снова снимают градуировочную характеристику с одновременной регистрацией ее отклонения от первоначального вида, Осевой температурный градиент создают путем разогрева крайних катушек датчика до различных температур с помощьюсекционных нагревателей.После этого одновременньм продольным движением двух узлов вдоль направляющих 16 перемещают свободные концы каркасов 6, 7 катушек 1, 2, регистрируя при этом наличие разницы между значениями и репернь 1 х точках градуировочной характеристики, стремясь к обеспечению ее минимизации. Затем путем прижима накладки 12, 13 к направляющим 16 крепежного стакана 17, 18 с помощью стопорной гайки 14, 15 фиксируют узел перемещения в продольном направлении.Далее путем поочередного поворота двух микрометрических винтов 8, 9 каждой из катушек добиваются минимизации радиальной составляющей температурной погрешности путем перемещения края каркаса катушек 1, 2 в поперечном направлении. После чего производят фиксацию винта 8, 9 относительно стакана 17; 18 с помощью гайки 14, 15, После этого катушку 3 механически связывают с измеряемым образцом.и устанавливают на выходе блока измерений 4 нулевой сигнал, после чего устройство в составе испытательной ампулы загружается в материаловедческий канал реактора, В исходном положении катушки 3 сигнал, снимаемый с нее, равен нул 1 о, так15 20 25 30 как электромагнитные поля, создаваемые электрически встречно включенными катушками 1, 2, взаимно компенсируются,При смещении катушки 3 из начального (симметричного) положения на выходе блока измерения 4 появляется сигнал, по которому судят о величине перемещения испытываемого образца,При разогреве устройства вследствие у -разогрева происходит изменение линейных размеров элементов (катушек) датчика.Компенсация температурной погрешности,вызванной изменением пространственногоположения катушек 1, 2 в узком диапазонетемператур в данном случае, обеспечивается предварительным перемещением одногоиз концов сильфонного каркаса катушек впродольном и радиальном направлении,Кроме того, размещение витков крайних катушек в межгофровых впадинах позволяетисключить "разбухание" навивки вследствие нагрева, тем самым дополнительно повышая точность устройства.Данная конструкция устройства для измерения линейныхперемещений позволяетповысить точность измерений в 1,5 раза засчет уменьшения дополнительной температурной погрешности вследствие изменениялинейных размеров элементов датчика в условиях высоких температур,Формула изобретения1. Устройство для измерения линейныхперемещений, содержащее блоки питания иизмерения и присоединенный к ним трансформаторный датчик, выполненный в видетрех соосно расположенных на отдельныхкаркасах катушек индуктивности одинакового диаметра, из которых крайние установлены неподвижно; соединены последовательно-встречно и подключены к40 блоку питания, а средняя установлена с возможностью линейного перемещения между ними вдоль оси датчика и подключена к блоку измерения., о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений вусловиях повышенных температурных градиентов, каркасы крайних катушек выполйены в виде сильфонов, а витки этих катушек расположены в. межгофровых впадинах сильфонов, одни концы последнихза 50 креплены неподвижно, а другие размещены с возмокностью регулируемого перемещения как в радиальном, так и В продольном направлениях с последующей их фиксацией,2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено двумя крепежными стаканами с направляющими прорезями в них, в каждом йз которых расположенасоосно соответствфоЩая крайняя катушкаиндуктивности, и двумя узлами радиального и продольного перемещений свободных концов каркасов крайних катушек, каждый из которых выполнен в виде микрометрического винта и взаимодействующих с ним 5 резьбовой втулки, накладки и стопорнойгайки, размещенных в направляющей прорези соответствующего крепежного стакана.1796879 Составитель Г,КоробкоТехред М. Моргентал Корректор М.Петрова едакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 642 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва; Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5