Устройство для измерения перемещений объекта относительно основания

 

Изобретение относится к измерительной технике и целью повышение надежности устройства для измерения перемещений объекта относительно неподвижного основания по трем координатным осям. Это устройство содеряшт телескопически сопряженные ферромагнитную направляющую 1 и шток 2, на другом конце которого.закреплен шаровой шарнир 3, предназначенный для связи с объектом контроля.На противоположном конце направляющей I закреплена ферромагнитная шаровая головка 5 с тремя взаимно перпендикулярными измерительными обмотками 7, размещенными в кольцевых проточках 8 на ее поверхности. Соосно с направляющей 1 размещены две кольцевые соединенные встречно обмотки 9 и 10 возбутвдения, одна из которых (9) неподвижна , а другая (10) связана со штоком 2. При перемещениях объекта 4 относительно основания 6 по одной из трех координатных осей изменяется линейное расстояние между обмотками 9 и § 10 возбуждения, а также угловые положения измерительных обмоток 7 относи- Q// тельно этих обмоток возбуждения, что приводит к .соответствующим изменениям сигналов на выводах обмоток 7. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (192 (И) А1 (5)) 4 G 01 В 7 00 С 0) М 17/QQ

/ )Я

/ 72, ®

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4170791/25-28 (22) 30.12.86 (46) 15.10,88, Бюл. )) 38 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института технической механики АН УССР (72) В.H,Àðõèïîâ и В.Ф.1<лабуков (53) 621.317.39.531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1242706, кл. G 01 В 7/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА ОТНОСИТЕЛЬНО ОСНОВАНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение надежности устройства для из. мерения перемещений объекта относи- тельно неподвижного основания по трем координатным осям. Это устройство содержит телескопически сопряженные ферромагнитную направляющую 1 и шток

2, на другом конце которого закреплен шаровой шарнир 3, предназначенный для связи с объектом контроля.На противоположном конце направляющей 1 закреплена ферромагнитная шаровая головка 5 с тремя взаимно перпендикулярными измерительными обмотками 7, размещенными в кольцевых проточках 8 на ее поверхности. Соосно с направляющей 1 размещены две кольцевые соединенные встречно обмотки 9 и 10 возбуждения, одна из которых (9) неподвижна, а другая (10) связана со штоком 2. При перемещениях объекта 4 относительно основания 6 по одной иэ трех координатных осей изменяется линейное расстояние между обмотками 9 и !

О возбуждения, а также угловые положения измерительных обмоток 7 относительно этих обмоток возбуждения, что приводит к .соответствующим изменениям сигналов на выводах обмоток 7. 1 ил.

1430731

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано дпя измерения линейных перемещений по трем координатным осям различных элементов конструкций, например, при ди5 намических испытаниях средств транспорта.

Целью изобретения является повышение надежности измерительного устрой- 10 ства путем уменьшения количества электрических связей с его подвижной ,частью.

На чертеже показано устройство для измерения перемещений объекта относи- 15 тельно основания по трем координатным осям, общий вид.

Устройство для измерения перемеще ний объекта относительно основания

;содержит телескопически сопряженные

;ферромагнитную направляющую 1 и шток ,2. На противоположном конце штока 2

;установлен шаровой шарнир 3, предназначенный для связи с объектом 4 контроля. Другим своим концом ферромаг- 25 . нитная направляющая 1 шарнирно сопря,жена с ферромагнитной шаровой голов.кой 5, закрепляемой в процессе изме рения на неподвижном основании б. Три измерительные обмотки 7 размещены в 30 кольцевых проточках 8, выполненных па поверхности шаровой головки 5 во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях, одна из которых параллельна плоскости основания 6. На свободном конце направляющей 1, соосно с пей и охватывая ее, размещена первая обмотка 9 возбуждения. На што ке 2 также соосно закреплена вторая

1 обмотка 10 возбуждения, охватывающая 40 направляющую 1. и включенная встречно-последовательно с первой обмоткой

9 возбуждения, Для того, чтобы ЭДС измерительных обмоток 7 изменялись пропорционально изменению расстояния 45

2i от центра ферромагнитной шаровой головки 5 до центра шарового шарнира 3, необходимо, чтобы индуктивность

Ь второй обмотки 10 возбуждения со L гласно расчетным и экспериментальным данным определялась из следующего соотношения:

21 — 21 мии

2 макс Км.

55 где L — индуктивность первой об( мотки 9 возбуждения:

К - коэффициент связи первой обмотки 9 возбуждения и измерительной обмотки 7, параллельной основанию (при этом направляющая 1 должна быть перпендикулярна этой измерительной обмотке) направляющей 1;

К „, — коэффициент связи второй обмотки 10 возбуждения и этой же измерительной обмотки при максимально выдвинутом штоке 2 и том же положении направляющей 1;

К „„ — коэффициент связи второй обмотки 10 возбуждения и той же измерительной обмотки при минимально выдвинутом штоке 2:и том же положении направляющей 1;

Ь „ - расстояние от центра ферромагнитной шаровой головки 5 до центра шарового шарнира 3- при макси- мально выдвинутом штоке 2;

h „,„„ — расстояние от центра ферромагнитной головки 5 до центра шарового шарнира 3 при минимально выдвинутом штоке.

Устройство для измерения перемещений работает следующим образом.

При подключении обмоток 9 и 10 возбуждения к источнику переменного тока (не показан) через ферромагнитную направляющую 1 и шаровую головку

5 проходит создаваемый ими магнитный поток. Благодаря встречному включению обмоток 9 и 10 возбуждения магнитный поток обмотки 9 частично компенсируется магнитным потоком обмотки 10 возбуждения. Линейные перемещения объекта 4 контроля в системе прямоугольных координат O,X Y,Z ocu которой совпадают с осями симметрии измерительных обмоток 7, вызывают линейные перемещения штока 2 с закрепленной на нем обмоткой 10 возбуждения, а также изменения углового положения направляющей 1 по отношению к осям X Y, Z Изменение расстояния между обмотками 9, 10 возбуждения приводит к изменению величины магнитного потока в головке 5 вследствие изменения степени его компенсации. В результате ЭДС, наводимая в измери.тельных обмотках 7, изменяется пропорционально косинусу угла наклона измерительных обмоток 7 относительно плоскости обмоток 9, 10 возбуждения, а также пропорционально изменению расстояния между обмотками 9, 10 возбуждения, а следовательно, пропорцио1430731

Составитель Т.Бычкова

Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Редактор А.Маковская (Заказ 5330/40

Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

rо делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полит рафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 нально перемещению объекта 4 в указанной системе координат.

Благодаря соответствующему выбору величины индуктивности L обмотки 10 возбуждения согласно соотношению (1) данное устройство позволяет по величине выходных сигналов непосредственно оценивать величины перемещений объекта по трем координатам. Уменьшение числа электрических связей с подвижной частью устройства благодаря исключению отдельно выполненного датчика линейных перемещений, как это имеет место в изВестном устройстве, 15 повышает надежность устройства, упрощает его конструкцию и схему- обработки сигналов на его выходе.

Формула изобретения 2р

Устройство для измерения перемещений объекта относительно основания, содержащее телескопически сопряженные направляющую и шток, установлен- 25 ный на противоположном конце штока шаровой шарнир, предназначенный для связи с объектом контроля, закрепляемую в процессе измерения на основании и шарнирно сопряженную с противо- 30 положным концом направляющей ферромагнитную шаровую головку, выполненную с тремя кольцевыми проточками во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскОстях, Одна из KQTopbIx па- 35

I раллельна основанию, три измерительные обмотки, размещенные в кольцевых проточках шаровой головки, и обмотку возбуждения, размещенную на направляющей соосно с нею, О т л и— ч ающе е ся тем, что, с целью повьппения надежности, оно снабжено второй обмоткой возбуждения, которая закреплена на штоке соосно с направляющей, охватывает ее поверхность, включена встречно-последовательно с первой .обмоткой возбуждения и выполнена с индуктивностью L определяемой из соотношения

1 макс Кмис 1 мин Кмакс где 1, — индуктивность первой обмотки возбуждения;

К вЂ” коэффициент связи первой обмотки возбуждения и измерительной обмотки, параллельной основанию;

Кмакс — коэффициент связи второй обмотки возбуждения и той же измерительной обмотки при максимально выдвинутом штоке;

К - коэффициент связи второй мин обмотки возбуждения и той же измерительной обмотки при минимально выдвинутом штоке;

Ь вЂ” расстояние от центра шаромакс вой головки до центра шарового шарнира при максимально выдвинутом штоке;

Ь „„ — расстояние от центра головки до центра шарового шарнира при минимально выдвинутом штоке, а направляющая выполнена из ферромагнитного материала.