Устройство для измерения перемещений

 

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 за счет устранения погрешности от аддитивной 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 XL четвертый , установленный дифференциально третьему, смещен относительно второго на то же расстояние Xi, 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. СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ ИСТИЧ F С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССP (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916686/28 (22) 05.03.91 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 (71) Самарский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В,Н.Нестеров (56) Авторское свидетельство СССР

N 1663396, кл. G 01 В 7/00, 1989. (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 за 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, Вы„„. Ы„„1798616 А1 ной 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 Х1, четвертый, установленный дифференциально третьему, смещен относительно второго на то же расстояние Х1, 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 блока

1798616

Х1 — взаимное смещение первого 1 и третьего 3, второго 2 и четвертого 4 датчиков перемещения относительно друг друга;

Л Х вЂ” перемещение контролируемого объекта относительно начального положения; — аддитивная помеха в измерительных каналах.

Сигналы с выходов первого 5 и третьего

"0 7 измерительных преобразователей. посту-. пают на входы первого. блока 9 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

- дм ъз;тли

kX (5), (6) k

+++ X

+уу +Ч

k — з" (7) 40

Сигналы с выходов второго 6 и четвертого 8 измерительйых преобразователей поступают на входы четвертого блока 12 вычитания, на выходе которого появляется

5 сигнал

Е (2) (3) (4) 4 тде k — коэффициент пропорциональности, зависящий от влияющих факторов, который вследствие идентичности датчиков

1 — 4 и измерительных преобразователей 5-8 для всех измерительных каналов меняется одинаково;

kХ1 (8) (а -- EXY(50

Сигналы (5) и (8) поступают на входы первого блока 14 умножения, сигнал на выходе которого равен

55 (у i-уз)(уг-у )=

k Х1 (э — ЛХ )((a + X> ) — hX ) г г,: г г (9) X. — д) °

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 17 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 умножения, ко второму входу которого подключен выход первого блока 15 сложения.

Выходы третьего и пятого блоков 18, 25 умножения подключень1 ко входам второго блока 25 сложения, выход которого и выход. шестого блока 16 вычитания подключены ко входам второго блока 26 деления, выход которого является вторым выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении контролируемого объекта сигналы на выходах измерительных преобразователей 5-8 определяются соответственно выражениями где Хя — расстояние между первым 1 и вторым 2 датчиками перемещения;

d — толщина контролируемого объекта;

Сигналы с выходов первого 5 и четвертого 8 измерительйых преобразователей поступают на входы второго блока 10 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

k k ГЗМ " Г % ЪМ. Сигналы с выходов второго 6 и третьего

7 измерительных, преобразователей поступают на входы третьего блока 11 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

" —.— +ьм " а. — ъ—

1798616 (У1 У4)(У2 УЗ)= 5 к (Х1 — 4ЛХ ) (а — ЛХ )((а+Х1) — ЛX ) У4 У2 Уз

Сигналы (9) и (10) поступают на входы седьмого блока 20 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

15 (11) k уа-уз2 кДХ

25 ((a+X1) -ДХ ) (17) Этот сигнал, э также сигнал Х1 с выхода блока 19 памяти поступают на входы третьего блока 18 умножения, сигнал с выхода которого

2k X1ЛX ((а 1-Х1)2 — ДХ2) поступает на один из входов блока 25 сложения, на другой вход которого поступает сигнал (16) с выхода пятого блока 24 умножения, В результате, на выходе блока 25 сигнал равен

Х1(У4-уз)+

40 X1 (У1 Уз + У2 У4 )) (ж-уз ) 45

2 k X1 ДX а (2 а + X1) (а — ДX )((а+Х1) — ДХ )

Сигналы (8) и (5) с выходов четвертого 12 и первого 9 блоков вычитания поступают на

50 входы шестого блока 16 вы илтания, сигнал на выходе которого равен (У2 У1) (У1 УЗ)=

АХ= — x

Х1

xi) 55

Сигналы (6) и (7) поступают на входы второго блока 17 умножения, сигнал на выходе которого равен (У1 УзКУ2 У4) (У1-У4)(У2 Уз)=

4 Е2 ДХ2 (а -ДХ )(а+Х1)2-ДХ2) Этот сигнал, а также сигнал (9) с выхода блока 14 поступают на входы первого блока

21 деления, сигнал нэ выходе которого равен

4 ДХ2 (12) х .

Сигнал (12) поступает в блок 22 извлечения квадратного корня, с .выхода которого сигнал (13) поступает на один из входов блока 23 умножения, на второй вход которого поступает

Х1 сигнал — с блока 19 памяти, В результате, на выходе блока 23 умножения получаем сигнал (14)

Сигналы (5) и (8) поступают на входы первого блока 15 сложения, на выходе которого появляется сигнал (У1 УЗ)+(У2-У4)=

2кХ1 а +аХ1+ДХ ) (а — ДХ )((а +Х ) — ДХ ) который поступает на 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

2 k X1 а +а Х1+ДХ2. ДХ (аг — дХг) ((а + Х1) — QХ2)

Си гнал с в ыходо в четвертого 8 и третьего 7 измерительных преобразователей поступают на входы пятого блока 13 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным

2 кХ1ДХ (2 +Х1) (э — ДX ) ((а + X1) — ДX )

Этот сигнал, а также сигнал (19) с выхода блока 25 поступают на вход второго блока 26 деления, на выходе которого получают

1798616

X1 (У1 — УЗ +ly2 — У4 ) (У1 — y3 У2 — У4 — У1 — Y4 У2 — УЗ

2 у1 уэ у2 у4

Ъ(21 ) V2 V4 V1 V2

50

Величина X1 — 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-d)/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-эа упругих и тепловь х деформаций, а также в результате механической обработки.

Применение данного изобретения повышает точ }ocTb измерения перемещений и деформаций обьектов за счет устранения аддитивных помех в измерительных каналах, Формула изобретения

Устройство дгя 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 Х1, три измерительйых преобразователя, каждь1й иэ 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 Х1, 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 блоков вычитания, выход второго измерительного преобразователя подключен к суммирующим входам третьего и четвертого

5 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 входам второго и четвертого блоков вычитания и суммирующему входу пятого блока вычитания, выход первого блока вычитания подключен к одному из входов пер15 вого блока умножения, одному из входов первого блока сложения и вычитающему входу шестого блока вычитания, выход второго блока вычитания подключен к одному иэ входов второго блока умножения; к вто20 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

30 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 блока вычитания подключен к второму входу первого блока деления, выход которого подключен к входу блока извлечения квадратного корня, выход которого подключен к одному иэ 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, х, Составитель В,Нестеров .

Техред M.Moðãåíòàë Корректор М.Самборская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 764 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5