Способ измерения перемещений иустройство для его осуществления

(22) Заявлено 140579 (21) 2766860/25-28с присоединением заявки Мо 6 01 В 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621,317,39 г 531.71(088.8) Дата опубликования описания 230781(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯчто теплообмен терморезистора осуще ствляется обычной свободной конвекцией,.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ измерения перемещений, заключающийся в том, что изменяют температуру терморезистора и при изменении в процессе измерения перемещений взаимного расположения его и экранирующего элемента измеря .ют величину сопротивления терморезистора, по которой судят о величине перемещения.Способ осуществляется устройством тэ для измерения перемещений, содержащим относительно подвижные терморе" эистор и экранирующий элемент, из" мерительную схему, в которую включен термореэистор, например уравновещен ную мостовую схему, отклонение которой от положения равновесия зависит от контролируемых перемещений и регистрируется измерительным прибором.Температуру терморезистора изменяют при помощи теплоиэоляционного экранирующего элемента, изменяющего условия охлаждения терморезистора при, их относительном смещении, зависящемот контролируемого перемещения. Тер морезистор предварительно нагревают Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности для измерения механиэческих перемещений, оп-.ределения положения контролируемых .элементов и т.н.Известны различные способы измерения перемещений, основанные, напри- мер, на изменении индуктивности и емкости датчиков перемещений или на изменении сопротивления резистивных элементов, в. том числе и терморезисторов,.Известен способ измерения перемещений, основанный на изменении сопротивления терморезисторбв, заключающийся в том, что изменяют температуру термореэистора путем изменения его положения относительно источника тепла или путем изменения положения экранирующего элемента, отделяющего его от источника тепла или изменяющего условия охлаждения предварительно нагретого терморезистора в зависимости от величины контролируемого перемещения (1) .Недостатками известного способа и устройства, его реализующего, являются ограниченная чувствительность и инерционность, обусловленные тем,Ордена Трудового Красного Знамени институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова АН БелорусскойССРили током, или от отдельного источни- ка тепла. По изменению сопротивления терморезистора судят о величине перемещения или о положении котролируемого объекта.Известный способ прост, и устройство., его реализующее, имеет высокую надежность.и долговечность благодаря отсутствию сил трения и силобратного воздействия между относительно подвижными элементами - терморезистором и экраном (21 .Однако вследствие того, что .теплообмен терморезистора и в этом случае осуществляется свободной конвекцией (средства обеспечения вынужденной конвекции громоздки и тяжелы), известный способ и устройство, его реализующее, характеризуются ограниченной чувствительностью и значительной инерционностью.Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия путем интенсификации теплообмена терморезистора.Указанная цель достигается тем, что в окружающем терморезистор про-. странстве возбуждают электроконвективное движение среды.При этом электроконвективное движение среды создают посредством приложения разности потенциалов, достаточной для зажигания коронного разряда между терморезистором и экранирующим элементом.Устройство для реализации способа снабжено стабилизированным и высоковольтным источником напряжения постоянного тока, присоединенным одним полюсом к одному из токопроводов терморезистора, а вторым - к экранирующему элементу, который выполнен злектроприводным. Экранирующий элемент выполнен цилиндрическим и охватывает терморезистор.На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг, 2 взависимоть сопротивления й терморезистора от величины перемещения х.Устройство содержит полый цилиндрический экранирующий элемент 1, выполненный из нержавеющей стали и связываемый в процессе измерения перемещений, тягой 2 с контролируемым объектом (не показан). Внутренняя поверхность экранирующего эле,мента 1 имеет высокую чистоту обра ботки. Внутри экрана, вдоль его оси размещен полупроводниковый терйорезистор 3, например, типа ММТ, растянутый на своих токоподводах 4 и 5 с помощью пружин двумя электро- изоляционными стойками 6 и 7, ко-. торые укреплены на общем электроизоляционном основании 8, Один из токоподводов терморезистора 3, например токоподвод 4, выполняющий функции коронирующего электрода, соединен приводом 9 высокого напряжения с отрицательным полюсом Высоковольтного источника 10 напряжения постоянного тока. Положительный полюс .этого источника присоединен высоковольтным проводом 11 к экранирующему элементу 1. Терморезистор 3 включен своими токоподводами 4 и 5 в одно из плеч мостовой измерительной схемы 12, к входной диагонали .которой подключен источник 13 питания, К выходной диагонали схемы 12 подключен регистрирующий прибор 14, который может быть отградуирован в единицах измеряемого перемещения.Устройство для осуществления спо соба работает следующим образом.Изменяют температуру терморезистора 3, в данном случае, разогревают его током, протекающим через него при включении источника 13 питания 20 мостовой схемы 12,. Напряжение источника 13 питания выбирают таким, что рабочая тяга терморезистора 3 находится на подающем участке его статической вольтамперной характеристики.далее возбуждают электроконвективное движение среды в окрудающем терморезйстор 3 пространстве, создавая коронный разряд между экранирующим элементом 1 и токоподводом 4 терморезистора 3 путем приложения достаточной для этого разности потенциалов Ч, обеспечиваемой высоковольтным источником 10 напряжения постоянноготока. В этих условиях при неподвижном экранирующем элементе 1 производят балансировку мостовой измерительной схемы 12, подготавливая ее к работе.При перемещении экранирующегО эЛемента 1 относительно терморезистора 40 3 происходит изменение условий охлаждения последнего электроконвективнымпотоком, - электрическим ветром.В результате изменяется электрическое сопротивление терморезистора 3, 45 Обуславливающее Отклонение мОстОВОЙсхемы из состояния равновесия, зависящее от изменения положения экранирующего элемента 1 и регистрируемое прибором 14.Благодаря электроконвективномудвижению среды в окружающем терморезистор 3 пространстве значительно увеличивается мощность, рассеиваемая тэрморезистором, примерно на 60-70 по сравнению с мощностью при отсутст вии внешнего электрического поля,срздаваемого источником 10. При наиЛучших условиях охлаждения терморе- зистора 3, которые создаются при нахождении его приблизительно в центре д) цилиндрического экранирующего элемента 1, сопротивление терморезистора максимально. При смещении терморезистора в ту или другую сторону вдоль продольной оси х экранирующего элемента 1 относительно его центра усло;вия охлаждения терморезистора 3 электроконвективным потоком окружающего .его среды ухудшаются, вследствие чегосопротивление уменьшается идеализировано, одинаково в обе стороны отточки максимума (фиг. 2),Рабочий диапазон измерений можетбыть выбран в интервале между максимальным и минимальным значением сопротивления терморезистора,на любойиз ветвей характеристики а (фиг.2),представляющей зависимость сопротивления В терморезистора от контроли-руемого перемещения х при постоянномтоке нагрева 7 мА. Сравнение характеристики а при создании электрокон"вективного движения среды вокруг терморезистора (Ч, = 10 кВ) с кривой бпри отсутствии такого движения (О кВ) свидетельствует о значительномувеличении чувствительности устройства в рабочем диапазоне измерений, Одновременно улучшаются и динамическиесвойства устройства, т.еповышаетсябыстродействие благодаря уменьшениюв несколько раз постоянной временинагрева (охлаждения) терморезистора,обдуваемого электрическим ветром,по сравнению с его постоянной времени в условиях естественной конвекции.ЗОФормула изобретения 1, Способ измерения перемещений, заключающийся в том, что изменяют температуру терморезистора и при изменении в процессе измерения перемещений взаимного расположения его и экранирующего элемента измеряют величину сопротивления терморезистора,по которой судят о величине переме-щения, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения чувствительности и быстродействия путем интенсификации теплообмена терморезистора, вокружающем терморезистор пространстве возбуждают электроконвективное движение среды.2, Способ измерения перемещенийпо п 1, о т л и ча ю щ и й с ятем, что электроконвективное движение среды создают посредством приложения разности потенциалов, достаточной для зажигания коронного раз"ряда между терморезистором и экранирующим элементом.3. Устройство для измерения перемещений, содержащее относительно подвижные терморезистор и экранирующийэлемент, измерительную схему, в которую включен терморезистор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оноснабжено стабилизированным и высоковольтным источником напряжения постоянного тока, присоединенным однимполюсом к одному из токопроводовтерморезистора, а вторым - к экранирующему элементу, который выполненэлектроприводным.4. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что экранирующий элементвыполнен цилиндрическими охватывает терморезистор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАгейкин Д.И. Датчики контроляи регулирования. М Машиностроение, 1965, с, 252-253.2. Туричин А.М. Электрические измеренйя неэлектрических величин;М.-Л., "Энергия", 1966, с. 151-154848986 юг иг. Составитель С,СкрыпникТехред.С,Мигунова Корректор В.Бутяг Редактор Ь.шиШкин сно ака 4 лиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 075/52 Тираж ВНИИПИ ГосУДаРст по делам иэоб 13035, Москва, Ж 42 Пнного комитета Стений и открытийРаушская наб