Устройство для измерения перемещений

(51) 5 6 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ институт К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и деформаций объектов, подверженных температурным и упругим деформациям, Целью изобретения является повышение точности измерения эа счет устранения погрешности от аддитивИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и деформаций объектов, подверженных температурным и упругим деформациям.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устранения погрешности от аддитивной помехи в измерительных каналах устройства,На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения перемещений.Устройство содержит четыре идентичных датчика 1 - 4 перемещения, подключенных соответственно к измерительным преобразователям 5-8, Выход первого измерительного преобразователя 5 подключен к суммирующим входам первого и второго блоков 9, 10 вычитания, Выход второго измерительного преобразователя 6 подключен к суммирующим входам третьего и четвертого блоков 11, 12 вычитания, Вынои помехи в измерительных каналах устройства. Устройство для измерения перемещений содержит четыре идентичных датчика перемещения, установленных дифференциально-симметрично, так, что два из них, первый и второй. включены дифференциально, третий, установленный дифференциально второму, смещен относительно первого на известное расстояние Х 1, четвертый, установленный дифференциально третьему, смещен относительно второго на то же расстояние Х 1, что и третий относительно первого, но в противоположном направлении, четыре измерительных преобразователя, два блока сложения, семь блоков вычитания, пять блоков умножения, два блока деления и блок извлечения квадратного корня. 1 ил. ход третьего измерительного преобразователя 7 подключен к вычитающим входам первого, третьего и пятого блоков 9, 11, 13 вычитания. Выход четвертого измерительного преобразователя 8 подключен к вычитающим входам второго и четвертого блоков 10, 12 вычитания и суммирующему входу пятого блока 13 вычитания. Выход первого блока 9 вычитания подключен к одному из входов первого блока 14 умножения, одному из входов первого блока 15 сложения и вычитающему входу шестого блока 16 вычитания. Выход второго блока 10 вычитания подключен к одному из входов второго блока 17 умножения, ко второму входу которого подключен выход третьего блока 11 вычитания. Выход четвертого блока 12 вычитания подключен ко второму входу первого блока 14 умножения, второму входу первого блока 15 сложения и суммирующему входу шестого блока 16 вычитания, Выход пятого блока1798616 Х 1 - взаимное смещение первого 1 итретьего 3, второго 2 и четвертого 4 датчиковперемещения относительно друг друга;Ь Х - перемещение контролируемогообъекта относительно начальНого положения;- аддитивная помеха в измерительных каналах.Сигналы с выходов первого 5 и третьего "0 7 измерительных преобразователей.поступают на входы первого. блока 9 вычитания,на выходе которого появляется сигнал1 с 1("Щ тЪХ 9-ктьх 5 13 вычитания подключен к одному из входов третьего блока 18 умножения, ко второму входу которого подключен выход блока 19 памяти. Выход первого блока 14 умножения подключен к суммирующему входу седьмого блока 20 вычитания и одному из входов первого блока 21 деления, а к вычитающему входу седьмого беока,20 вычитания подключен выход второго блока 7 умножения. Выход сеДьмого блока 20 вычитания подключен ко второму входу первого блока 21 деления, выход которого подключен ко входу блока 22 извлечения квадратного корня. Выход блока 22 извлечения квадратного корня подключен к одному из входов четвертого блока 23 умножения, ко второму входу которого подключен выход блока 19 памяти, Выход блока 23.умножения является одним из выходов устройства и подключен к одному из входов пятого блока 24 2 умножения, ко второму входу которого подключен выход первого блока 15 сложения. Выходы третьего и пятого блоков 18, 25 умножения подключень 1 ко входам второго блока 25 сложения, выход которого и выход 2 шестого блока 16 вычитания подключены ко входам второго блока 26 деления, выход которого является вторым выходом устройстваго 5 и четве разователейп рого блока 1 рого появляетс Сигналы 0 того 8 измер ступают н вычитания, н сигналс выходов пе итЕльйых прео входы вто а выходе кото, (6) торого 6 и третьего азователей постулока 11 вычитания, ляется сигнал им абраруемогоительныхтся соот о з м,При перемещ объекта сигналы н преобразователей ветственно выраж и контрол одах измер определяю ми 35 у.уз= + д - + и.(7) Сигналы с вы того 8 измеритель ступают на вхо вычитания, на вы сигнал 1((2) 40 четвер- елей поока 12 вляется ходов второго 6 и йых преобразовэды четвертого б ходе которого по(4 циональфакторов,датчиков телей 5-8меняется пропорияющих тичност образов канало к Х 1 Х) Сигналы (5) первого блока 14 ходе которого раи (8) поступаютумножения, сигвен а ходы ал на вы - Д г вым 1 и бьекта; 9- ЛХ (а Х 1) - ЛХ тройство работает следую где 1- коэффициент ности, завиоящий от вл который вследствие иде 1 - 4 и измерительных пре для всех измерительных одинаково;,(. ),е Хя - расстояние между пе орым 2 датчиками перемещени . б - толщина контролируемого. Сигналы с Выходов в 7 измерительных, преоб пают на входы третьего б навыходе которого появ1798616 который поступает нэ один из входов пятого блока 24 умножения, на второй вход которого поступает сигнал (14) с четвертого блока 23 умножения. В результате, сигнал на выходе пятого блока 24 умножения равен+ДХ 2 Д 3( Уз)(У 2-У 4 НУ 1-У 4 ХУг-Уз)=4 ь 2 дхг ода ока а-уэДХ 2325 (а + Этот сигнал, а также сигнал Х с выхода блока 19 памяти поступают на входы третьего блока 18 умножения, сигнал с выхода 0 которого Х 1,Сигнал (12) пося квадратного кгнал пает в блок 22 из ня, с.выхода кот еч ро 2 1 ХХ 1(у 4-уз)=(а + Х 1)поступает на один из вхжения, на другой вход ксигнал (16) с выхода пятжения, В результате, насигнал равенХ 1(У 4-УЗ)+ Х дов блока 25 слооторого поступает го блока 24 умно- выходе блока 25 г - уз 2 Д Ха 23 умнопоступает 4 ультате,лучаЕм 1 1-ДХ а 2 а + Х 1Х 2(а +Х 1) - ДХалы (8) и (5) с выходов четвертого 1 9 блоков вычитания поступают н стого блока 16 вычлтания, сигна е которого равен)Х 1 ДХ 2 Сигна первого бл рого появл Х 1 20) Х (а+Х ал, а также сиоступают на вх на выходе кот аг ЭтОт си блока 25 6 делен нал (19) с выхоод второго блоОрого получают(У 1-Уз)+( да ка аг Сигналы (6) и (7) поступают на входы второго блока 17 умножения, сигнал на выходе которого равен а 2-ЬХ 2 а+Х 1)2-Ь Этот сигнал, а также сигнал (9) с в блока 14 поступают на входы первого 21 деления, сигнал нэ выходе которо вен поступает на один из входов бложения, на второй вход которогоХсигнал - с блока 19 памяти, В2на выходе блока 23 умножениясигнал(14) 5) и (8) поступают на входы 15 сложения, на выходе котося сигнал5 У 4)= г г. (15 Х 3(а + Х ) - дх 3 г Д Сигн его 7 изм ступают вычитани новится р алс вых еритель на в я, сигна авным2- Д Сигн ервого ды ше выход (У 2-У+Х 1)2-Д одов четвер ных преобр ходы пято л на выход ого 8 и третьзователей. поо блока 13 которого ста(21) У 1 У 2 у 2 у 4 25 30 35 40 45 50 Величина Х 1 - постоянная для данного устройства, обеспечивается достаточнб легко вследствие небольшого ее значения,Величина Д) в соответствие с выражением (14) определяет перемещение контролируемого объекта относительно начального положения и не содержит погрешности от изменения под действием влияющих факторов коэффициентов К, нестабильности параметра а и аддитивной помехи ц в измерительных каналах устройства,Величина а, равная (Хо-б)/2 и получаемая на выходе второго блока 25 деления, при постоянстве расстояния Хо между датчиками 1 и 2 характеризует толщину контролируемого,объекта, которая может меняться из-за упругих и тепловьх деформаций, а также в результате механической обработки,Применение данного изобретения повышает точность измерения перемещений и деформаций обьектов за счет устранения аддитивных помех в измерительных каналах,Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее три идентичных датчика перемещения, установленных дифференци- ально несимметрично так, что два из них, первый и второй, включены дифференциально, а третий, установленный дифференциально второму, смещен относительно первого на известное расстояние Х 1, три измерительйых преобразователя, каждь 1 й из которых соединен с соответствующим датчиком перемещения, блок сложения, два блока вычитания, два блока умножения, два блока деления и блок памяти, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены четвертый, идентичный первым трем, датчик перемещения, установленный дифференциально первому и третьему и смещенный относительно второго на расстояние Х 1, но в противоположном направлении, четвертый измерительный преобразователь, второй блок сложения, пмь блоков вычитания, три блока умножения и блок извлечения квадратного корня, выход первого измерительного преобразователя подключен к суммирующим входам первого и второго блоковвычитания, выход второго измерительного преобразователя подключен к суммирующим входам третьего и четвертого блоков вычитания, выход третьего измерительного преобразователя третьего датчика подключен к вычитающим входам первого,третьего и пятого блоков вычитания, выход четвертого измерительного преобразователя четвертого датчика подключен к вычитающим входамвторого и четвертого блоков вычитания и суммирующему входу пятого. блока вычитания, выход первого блока вычитания подключен к одному из входов пер 15 вого блока умножения, одному из входовпервого блока сложения и вычитающему входу шестого блокавычитания, выход второго блока вычитания подключен к одному из входов второго блока умножения; к вто рому входу которого подключен выход третьего блока вычитания, выход четвертого блока вычитания подключен к второму вхо-: ду первого блока умножения, второму входу первого блока сложения и суммирующему входу шестого блока вычитания, выход пятого блока вычитания подключен к одному из входов третьего блока умножения, к второму входу которого подключен выход блока памяти, выход первого блока умножения подключен к суммирующему входу седьмого блока вычитания и одному из входов первого блока деления, а к вычитающему входу седьмого блока вычитания подключен выход второго блока умножения, выход седьмого блокавь 1 читания подключен к второму входу первого блока деления, выход которого подключен к входу блока извлечения квадратного корня, выход которого подключен к одномуиз входов четвертого блока умножения, к второму входу которого,подключен выход блока памяти, выход четвертого блока умножения является одним из выходов устройства и подключен к одному из входов пятого блока умножения, к второму входу которого подключен выход первого блока сложения, выходы третьего и пятого блоков умножения подключены к входам второго блока сложения, выход которого и выход шестого блока вычитания подключены к входам второго блока деления, выход которого является вторым выходом устройства.1798616 Х Х,Составитель В,Нестеров .Редактор Техред М.Моргентал Корректор М;Самборскэ при ГКНТ СС венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 роизв Заказ 764 Тираж В НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Ж