RU2011165C1 - Датчик перемещений (варианты) - Google Patents

Датчик перемещений (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2011165C1
RU2011165C1 SU5021180A RU2011165C1 RU 2011165 C1 RU2011165 C1 RU 2011165C1 SU 5021180 A SU5021180 A SU 5021180A RU 2011165 C1 RU2011165 C1 RU 2011165C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide tube
ferromagnetic
tube
reflector
displacement sensor
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Д.Г. Третьяков
А.В. Обидченко
Ю.М. Быков
Original Assignee
Третьяков Дмитрий Геннадьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Третьяков Дмитрий Геннадьевич filed Critical Третьяков Дмитрий Геннадьевич
Priority to SU5021180 priority Critical patent/RU2011165C1/ru
Priority to PCT/RU1992/000217 priority patent/WO1993011405A1/en
Priority to AU30987/92A priority patent/AU3098792A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2011165C1 publication Critical patent/RU2011165C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/247Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using time shifts of pulses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения перемещений произвольной формы, в том числе прямолинейных, криволинейных, а также перемещений изменяющейся формы. Техническая сущность изобретения заключается в создании двух вариантов датчиков перемещений, позволяющих производить измерения при различных траекториях перемещения и различных условиях. Датчик перемещений содержит полую волноводную трубку из немагнитного материала, акустический локатор, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и связанный с перемещаемым объектом, ферромагнитный дефлектор, расположенный внутри волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и имеющий магнитную связь с расположенным снаружи трубки магнитом. Новым является заполнение волноводной трубки газовой средой, выполнение рефлектора в виде капли ферромагнитной жидкости, удерживаемого магнитными силами, заполнение волноводной трубки ферромагнитной жидкостью или пастой, а также выполнение волноводной трубки по траектории перемещения, например, в виде спирали или кольца или из материала, изменяющего форму, например резины. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к акустическим датчикам перемещений и может использоваться для измерения прямолинейных перемещений (в том числе в качестве уровнемера), любых криволинейных перемещений, например угла поворота, а также перемещений изменяемой формы.
Наиболее близким к изобретению является датчик, содержащий полую волноводную трубку из немагнитного материала, акустический локатор, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и предназначенный для связи с перемещаемым объектом, ферромагнитный рефлектор, расположенный внутри волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и взаимодействующий с магнитом. Устройство имеет также перфорированную трубку из немагнитного материала, служащую направляющей для рефлектора. Рефлектор находится в жидкости во взвешенном состоянии.
Известный датчик имеет следующие недостатки: сложную конструкцию; значительное гидродинамическое трение ферромагнитного рефлектора о жидкость, что при быстрых движениях перемещаемого объекта может вызвать отставание рефлектора от магнита и срыв магнитной связи, т. е. нарушение работоспособности прибора; при работе в условиях высоких температур жидкость, заполняющая трубку, может выкипать или испаряться, что ограничивает возможности применения прибора; отверстия, выполненные в перфорированной трубке, могут создавать ложный отраженный сигнал, что предъявляет повышенные требования к качеству изготовления отверстий, а также к электронной измерительной схеме прибора; принципиальная невозможность измерения криволинейных перемещений, а также перемещений изменяемой формы.
Суть изобретения заключается в создании двух вариантов датчиков перемещения, позволяющей проводить измерения при различных траекториях перемещения и различных условиях.
Поставленная задача достигается тем, что в датчике перемещений (по первому варианту), содержащем полую волноводную трубку из немагнитного материала, акустический локатор, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и предназначенный для связи с перемещаемым объектом, ферромагнитный рефлектор, расположенный внутри волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и взаимодействующий с магнитом, волноводная трубка заполнена газовой средой.
Рефлектор датчика перемещений выполнен в виде капли ферромагнитной жидкости.
В датчике перемещений (по второму варианту), содержащем полую волноводную трубку из немагнитного материала, акустический локатор, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и предназначенный для связи с перемещаемым объектом, волноводная трубка заполнена ферромагнитной жидкостью или ферромагнитной пастой.
Кроме того, в обоих вариантах волноводная трубка выполнена соответственно с траекторией перемещения, например, в виде спирали или кольца, а также она может быть выполнена из материала, допускающего изменение формы, например из резины.
На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, первый вариант; на фиг. 2 - то же, второй вариант; на фиг. 3 - рефлектор, представляющий собой каплю ферромагнитной жидкости; на фиг. 4 - датчик перемещений спиралевидной формы; на фиг. 5 - датчик перемещений, имеющий признаки второго варианта, предназначенный для измерения угла поворота; на фиг. 6 - датчик перемещений с резиновой волноводной трубкой, аналогичный по функциям обычной измерительной рулетке; на фиг. 7 - вариант датчика с резиновой волноводной трубкой, используемый для измерения величины опускания крюка подъемного устройства.
Датчик перемещений имеет два основных варианта исполнения. Датчик по первому варианту содержит волноводную трубку 1 из немагнитного материала, акустический локатор 2, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит 3, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и связанный с перемещаемым объектом 4, ферромагнитный рефлектор 5, расположенный внутри волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и имеющий магнитную связь с магнитом 3. Волноводная трубка заполнена газовой средой 6.
Датчик перемещений по второму варианту содержит волноводную трубку 1 из немагнитного материала, акустический локатор 2, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит 3, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и связанный с перемещаемым объектом 4. Волноводная трубка заполнена ферромагнитной жидкостью или пастой 7, область 8 которой расположена вблизи магнита 3 и выполняет роль рефлектора.
Ферромагнитный рефлектор 5 для первого варианта датчика перемещений, кроме исполнения в виде твердого ферромагнитного тела, может представлять собой сгусток ферромагнитной жидкости 9, удерживаемый магнитными силами (в случае, когда магнит 3 имеет форму кольца и намагничен вдоль волноводной трубки, этот сгусток имеет форму своеобразного усеченного кольца или тора - см. фиг. 3).
Для обеспечения возможности измерения перемещений криволинейной формы волноводная трубка 1 выполняется криволинейной, при этом ее форма соответствует траектории 10 перемещаемого объекта 4 (см. фиг. 4 и 5).
Для обеспечения возможности измерения перемещений произвольной, в том числе изменяющейся формы, волноводная трубка 1 выполнена из материала, допускающего изменение формы, например, резины (см. фиг. 6 и 7).
Датчик перемещений работает следующим образом.
Первый вариант (волноводная трубка заполнена газовой средой).
При перемещении объекта 4 вместе с жестко связанным с ней магнитом 3 вдоль волноводной трубки 1 внутри нее перемещается ферромагнитный рефлектор 5, имеющий магнитную связь с магнитом 3. Рефлектор может быть твердым ферромагнитным телом либо представляет собой сгусток ферромагнитной жидкости, удерживаемый магнитными силами. Акустический локатор 2 испускает акустические колебания, распространяющиеся по газовой среде 6 внутри волноводной трубки 1 вдоль нее. Акустическая волна доходит до рефлектора 5 и частично отражается в обратном направлении. По времени приема отраженного сигнала локатором 2 судят о расстоянии до рефлектора 5 и соответственно о положении объекта 4.
Второй вариант (волноводная трубка заполнена ферромагнитной жидкостью или ферромагнитной пастой).
При перемещении объекта 4 вместе с жестко связанным с ним магнитом 3 вдоль волноводной трубки 1 внутри нее перемещается намагниченная область ферромагнитной жидкости или пасты 8, выполняющая роль рефлектора (эти перемещения связаны с локальной перегруппировкой ферромагнитных частиц, но не с движением жидкости 7 как таковой). Акустический локатор 2 испускает акустические колебания, распространяющиеся по ферромагнитной жидкости или пасте 7 внутри волноводной трубки 1 вдоль нее. Ферромагнитная жидкость в области 8, находящейся в зоне действия магнита 3, имеет свойства, резко отличающие ее от ферромагнитной жидкости в остальной части трубки, в частности: более высокая плотность, вязкость, нарушение анизотропных свойств, вызванные перестройкой ферромагнитных частиц в магнитном поле, изменение скорости прохождения акустических колебаний, а в случае ферромагнитной пасты - приобретение свойств твердого тела. Такая компактная область с резко отличающимися свойствами вызывает частичное отражение акустической волны и может выполнять роль рефлектора, характеризующего положение перемещаемого объекта 4. О расстоянии до объекта 4 судят по времени приема отраженного сигнала локатором 2.
В случае выполнения трубки 1 криволинейной или из материала, допускающего изменение формы, например резины, акустические колебания распространяются в ней без отражения (при условии, что трубка не имеет изломов). В этом случае расстояние до рефлектора или до заменяющей его намагниченной области ферромагнитной жидкости или пасты, характеризуемое временем приема локатором 2 отраженного сигнала, однозначно определяет положение перемещаемого объекта 4.
Предлагаемый датчик имеет большие функциональные возможности, поэтому в зависимости от конкретных условий применения, оптимальные варианты его выполнения различны. Например, если требуется измерять уровень жидкой среды в аппарате, периодически подвергающемся воздействию высокой температуры (примером может служить биохимический реактор - ферментер), оптимальным будет использование в качестве волновода герметичной нержавеющей трубки, заполненной газовой средой, а в качестве рефлектора - постоянного магнита цилиндрической формы. Перемещаемым объектом является поплавок с вмонтированным магнитом, расположенный концентрично волноводной трубке. Применение ферромагнитной жидкости в этом случае нецелесообразно, так как при воздействии высокой температуры она может выкипать или испаряться.
Если нет жестких требований по температуре, то может быть использован рефлектор из ферромагнитной жидкости или второй вариант выполнения датчика.
Датчик с криволинейной волноводной трубкой используется для измерения перемещений соответствующей формы (см. фиг. 4 и 5).
Датчик перемещений с эластичной волноводной трубкой может использоваться в следующих случаях: например, когда надо измерить длину сложного криволинейного пути (см. фиг. 6; в данном примере при измерениях остаток волновода наматывается на барабан 11); когда в процессе работы должна меняться длина или форма волновода, например при измерении величины опускания крюка подъемного устройства (см. фиг. 7); для измерения перемещений фиксированной, но заранее (при изготовлении устройства) неизвестной формы. В этом случае эластичный волновод укрепляется по месту вдоль немагнитной направляющей, соответствующей по форме траектории перемещаемого тела (в том числе может быть проложен внутри немагнитной направляющей трубки). (56) Авторское свидетельство СССР N 620828, кл. G 01 F 23/28, 1977.

Claims (5)

1. Датчик перемещений, содержащий полую волноводную трубку из немагнитного материала, акустический локатор, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и предназначенный для связи с перемещаемым объектом, ферромагнитный рефлектор, расположенный внутри волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и взаимодействующий с магнитом, отличающийся тем, что волноводная трубка заполнена газовой средой.
2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что рефлектор выполнен в виде капли ферромагнитной жидкости.
3. Датчик перемещений, содержащий полую волноводную трубку из немагнитного материала, акустический локатор, установленный на одном из концов волноводной трубки, магнит, расположенный снаружи волноводной трубки с возможностью перемещения вдоль нее и предназначенный для связи с перемещаемым объектом, отличающийся тем, что волноводная трубка заполнена ферромагнитной жидкостью или ферромагнитной пастой.
4. Датчик по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что волноводная трубка выполнена соответственно траектории перемещения, например, в виде спирали или кольца.
5. Датчик по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что волноводная трубка выполнена из материала, допускающего изменение формы, например из резины.
SU5021180 1991-11-29 1991-11-29 Датчик перемещений (варианты) RU2011165C1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5021180 RU2011165C1 (ru) 1991-11-29 1991-11-29 Датчик перемещений (варианты)
PCT/RU1992/000217 WO1993011405A1 (en) 1991-11-29 1992-11-30 Displacement transducer
AU30987/92A AU3098792A (en) 1991-11-29 1992-11-30 Displacement transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5021180 RU2011165C1 (ru) 1991-11-29 1991-11-29 Датчик перемещений (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2011165C1 true RU2011165C1 (ru) 1994-04-15

Family

ID=21593917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5021180 RU2011165C1 (ru) 1991-11-29 1991-11-29 Датчик перемещений (варианты)

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU3098792A (ru)
RU (1) RU2011165C1 (ru)
WO (1) WO1993011405A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012220412B3 (de) * 2012-11-28 2014-03-27 Seca Ag Längenmessgerät

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1355894A (en) * 1972-10-16 1974-06-05 Boeing Co Method and apparatus for detecting the position of an object
SU620828A1 (ru) * 1977-02-21 1978-08-25 Научно-испытательный институт химических и строительных машин Ультразвуковой индикатор уровн
SU697916A1 (ru) * 1978-04-13 1979-11-15 Физико-технический институт АН Белорусской ССР Способ создани акустического контакта при ультразвуковых измерени х
SU847031A1 (ru) * 1979-10-11 1981-07-15 Войсковая Часть 73790 Ультразвуковой измеритель угловыхВЕличиН
SU890071A1 (ru) * 1980-02-01 1981-12-15 Предприятие П/Я Р-6575 Способ измерени линейных размеров полых изделий
US4584676A (en) * 1982-03-15 1986-04-22 Measurement Systems, Inc. Method of and apparatus for pipe length measurement
US4909080A (en) * 1987-10-31 1990-03-20 Toyoda Gosei Co., Ltd. Ultrasonic level gauge

Also Published As

Publication number Publication date
WO1993011405A1 (en) 1993-06-10
AU3098792A (en) 1993-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3823610A (en) Bluff body flowmeter utilizing a moveable shutter ball responsive to vortex shedding
US5017867A (en) Magnetostrictive linear position detector with reflection termination
JP2833810B2 (ja) 粘度計
US4749936A (en) Power transmission
SU669200A1 (ru) Устройство дл измерени уровн жидкости
US7357016B2 (en) Process and device for determining viscosity
US3516294A (en) Acceleration sensitive device
KR101908194B1 (ko) 코리올리식 질량 유량계
RU2011165C1 (ru) Датчик перемещений (варианты)
US4015471A (en) Spherical electromagnetic water current velocity sensor with protruding electrodes
US3177705A (en) Apparatus for determining viscosity of materials
US3397347A (en) Magnetic displacement transducer
US5054318A (en) Resonance frequency liquid level sensor
US4158959A (en) Apparatus for measuring the physical properties of material
US3946177A (en) Liquid-level sensor utilizing ferromagnetic fluid
SU1262291A1 (ru) Устройство дл определени границы раздела сред
US6374673B1 (en) Velocity sensor
RU2138028C1 (ru) Устройство для измерения уровня и плотности
RU2068986C1 (ru) Датчик перемещений
RU2112217C1 (ru) Вихревой расходомер
SU765660A2 (ru) Преобразователь уровн в электрический сигнал
RU2007561C1 (ru) Устройство для измерения толщины слоя нефтепродуктов на поверхности жидкостей с большей плотностью
SU627425A1 (ru) Устройство дл измерени градиента магнитного пол
SU1027659A1 (ru) Способ измерени магнитной восприимчивости жидких сред и его вариант
RU2161779C1 (ru) Расходомер