RU2184346C2 - Device measuring linear displacement and deformation of object - Google Patents

Device measuring linear displacement and deformation of object Download PDF

Info

Publication number
RU2184346C2
RU2184346C2 RU99124434A RU99124434A RU2184346C2 RU 2184346 C2 RU2184346 C2 RU 2184346C2 RU 99124434 A RU99124434 A RU 99124434A RU 99124434 A RU99124434 A RU 99124434A RU 2184346 C2 RU2184346 C2 RU 2184346C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
unit
input
block
multiplication
Prior art date
Application number
RU99124434A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99124434A (en
Inventor
К.В. Жеребятьев
В.Н. Нестеров
Original Assignee
Акционерное общество "АвтоВАЗ"
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 Акционерное общество "АвтоВАЗ" filed Critical Акционерное общество "АвтоВАЗ"
Priority to RU99124434A priority Critical patent/RU2184346C2/en
Publication of RU99124434A publication Critical patent/RU99124434A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2184346C2 publication Critical patent/RU2184346C2/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring technology. SUBSTANCE: device measuring linear displacement and deformation of object incorporates three distance transmitters connected to instrument converters. First and second transmitters are installed differentially relative to controlled object and one another. Third transmitter is mounted differentially with regard to first transmitter and asymmetrically with reference to second transmitter by value of size of controlled object in direction of straight line coinciding with sensitivity axes of first and second transmitters. Device also has information processing unit that includes two subtractors, one adder, three multipliers, two dividers and storage. EFFECT: expanded functional capabilities, increased measurement accuracy and simplified design of device. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и деформаций объектов в результате, например, тепловых и упругих возмущений. The invention relates to measuring technique and can be used to measure the displacements and deformations of objects as a result of, for example, thermal and elastic disturbances.

Известно множество измерительных устройств, реализующих алгоритмический метод измерения перемещений объектов, подверженных тепловым и упругим деформациям. Например, устройство [1], где в результате использования трех измерительных каналов получают величину радиального перемещения вала с одновременной компенсацией возмущающих воздействий со стороны контролируемого объекта. Их недостатком является недостаточная информативность из-за отсутствия контроля величины линейной деформации объекта в процессе измерения. There are many measuring devices that implement an algorithmic method for measuring the displacements of objects subject to thermal and elastic deformations. For example, device [1], where as a result of using three measuring channels, the value of the radial movement of the shaft is obtained with simultaneous compensation of disturbing influences from the side of the controlled object. Their disadvantage is the lack of information due to the lack of control of the linear deformation of the object during the measurement process.

Известно также устройство [2, 3], где использование тех же измерительных каналов, что и в устройстве [1] с некоторым усложнением блока обработки информации, позволяет дополнительно получить величину линейной деформации объекта. A device [2, 3] is also known, where the use of the same measuring channels as in the device [1] with some complication of the information processing unit allows one to additionally obtain the linear deformation of the object.

Действительно, если в соответствии с [3] выходные сигналы трех измерительных каналов аппроксимируются системой уравнений

Figure 00000002

где k - чувствительность измерительных каналов;
xо - начальное расстояние от 1-го и 2-го датчиков до контролируемого объекта, установленных дифференциально;
xt - образцовое смещение третьего датчика относительно второго, известное с высокой степенью точности;
x1 - компонента, характеризующая линейное перемещение точки контролируемого объекта, принятой за полюс (в данном случае принят центр объекта);
x2 - компонента, характеризующая линейную деформацию объекта между его крайними точками,
то на выходе блока обработки получаем сигналы, характеризующие названные компоненты и инвариантные относительно возмущений со стороны контролируемого объекта:
Figure 00000003

Figure 00000004

К недостаткам известного устройства можно отнести ограничения функциональных возможностей из-за специфики установки третьего и второго датчиков, взаимное смещение которых xt должно быть точно задано, так как входит в измерительно-вычислительные алгоритмы [2] и [3], и в то же время оба названные датчика должны идентично воспринимать искомые компоненты x1 и x2, а также определенная сложность устройства, в том числе из-за наличия трех блоков деления.Indeed, if, in accordance with [3], the output signals of the three measuring channels are approximated by a system of equations
Figure 00000002

where k is the sensitivity of the measuring channels;
x about - the initial distance from the 1st and 2nd sensors to the controlled object, set differentially;
x t is the model displacement of the third sensor relative to the second, known with a high degree of accuracy;
x 1 is the component characterizing the linear displacement of the point of the controlled object adopted as a pole (in this case, the center of the object is adopted);
x 2 - component that characterizes the linear deformation of the object between its extreme points,
then at the output of the processing unit we get signals that characterize these components and are invariant with respect to disturbances from the side of the controlled object:
Figure 00000003

Figure 00000004

The disadvantages of the known device include the limitations of functionality due to the specifics of the installation of the third and second sensors, the mutual displacement of which x t must be precisely specified, since it is included in the measuring and computing algorithms [2] and [3], and at the same time both of these sensors must equally perceive the desired components x 1 and x 2 , as well as a certain complexity of the device, including due to the presence of three division blocks.

Последнее не всегда возможно из-за ограничений формы и размеров контролируемых объектов. В случае несоблюдения указанных требований методическая погрешность измерения увеличивается. Кроме того, имеет место определенная сложность электрического блока обработки информации, упростить который также представляется необходимым. The latter is not always possible due to limitations in the shape and size of controlled objects. In case of non-compliance with these requirements, the methodological error of measurement increases. In addition, there is a certain complexity of the electric information processing unit, which also seems necessary to simplify.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном устройстве для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, содержащем три датчика расстояния, подключенных к соответствующим измерительным преобразователям, два из которых, первый и второй, установлены относительно контролируемого объекта и друг друга дифференциально, и блок обработки информации, включающий в себя два блока вычитания, блок сложения, два блока умножения, два блока деления и блок памяти, третий датчик установлен дифференциально относительно первого и асимметрично относительно второго на величину размера контролируемого объекта в направлении прямой, совпадающей с осями чувствительности первого и второго датчиков, в блок обработки информации введен третий блок умножения, причем выход первого измерительного преобразователя, соединенного с выходом первого датчика, подключен к прямому входу первого блока вычитания, одному из входов блока сложения и одному из входов третьего блока умножения, выход второго измерительного преобразователя, соединенного с выходом второго датчика, подключен к инверсному входу первого блока вычитания, прямому входу второго блока вычитания и одному из входов первого блока умножения, выход третьего измерительного преобразователя, соединенного с выходом третьего датчика, подключен ко второму входу блока сложения, инверсному входу второго блока вычитания и одному из входов второго блока умножения, выход блока сложения подключен ко второму входу первого блока умножения, выход которого соединен с соответствующими входами первого и второго блоков деления, выход первого блока вычитания подключен ко второму входу второго блока умножения, к третьему входу которого подключен соответствующий выход блока памяти, а его выход соединен с соответствующим входом первого блока деления, выход которого является первым выходом устройства, выход второго блока вычитания подключен ко второму входу третьего блока умножения, к третьему входу которого подключен соответствующий выход блока памяти, а его выход соединен с соответствующим входом второго блока деления, выход которого является вторым выходом устройства. The essence of the invention lies in the fact that in the known device for measuring linear displacements and deformations of an object, comprising three distance sensors connected to respective measuring transducers, two of which, the first and second, are installed differentially relative to the controlled object and each other, and an information processing unit including two subtraction blocks, an addition block, two multiplication blocks, two division blocks and a memory block, the third sensor is installed differentially relative to the first and metric relative to the second by the size of the controlled object in the direction of the line coinciding with the sensitivity axes of the first and second sensors, a third multiplication unit is introduced into the information processing unit, the output of the first measuring transducer connected to the output of the first sensor connected to the direct input of the first subtraction unit, one of the inputs of the addition unit and one of the inputs of the third unit of multiplication, the output of the second measuring transducer connected to the output of the second sensor is connected to the inverse of the first subtraction block, the direct input of the second subtraction block and one of the inputs of the first multiplication block, the output of the third measuring transducer connected to the output of the third sensor is connected to the second input of the addition block, the inverse input of the second subtraction block and one of the inputs of the second multiplication block, the output of the addition block is connected to the second input of the first multiplication block, the output of which is connected to the corresponding inputs of the first and second division blocks, the output of the first subtraction block is connected to the second input of the second multiplication unit, the third input of which is connected to the corresponding output of the memory unit, and its output is connected to the corresponding input of the first division unit, the output of which is the first output of the device, the output of the second subtraction unit is connected to the second input of the third multiplication unit, to the third input of which the corresponding output of the memory unit is connected, and its output is connected to the corresponding input of the second division unit, the output of which is the second output of the device.

В результате расширяются функциональные возможности, повышается в определенном случае точность измерения и упрощается устройство. As a result, the functionality is expanded, in a certain case the measurement accuracy is increased and the device is simplified.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения линейных перемещений и деформаций объекта. The drawing shows a block diagram of a device for measuring linear displacements and deformations of an object.

Устройство содержит три датчика 1-3 расстояния, подключенных соответственно к измерительным преобразователям 4, 5 и 6. Датчики 1, 2 и 3 установлены относительно соответствующих поверхностей контролируемого объекта с известным начальным расстоянием xо. Устройство имеет блок обработки информации, который содержит два блока 7 и 8 вычитания, один блок 9 сложения, три блока 10-12 умножения, два блока 13 и 14 деления и блок 15 памяти. Причем выход первого измерительного преобразователя 4, соединенного с выходом первого датчика 1, подключен к прямому входу первого блока 7 вычитания, одному из входов блока 9 сложения и одному из входов третьего блока 12 умножения, выход второго измерительного преобразователя 5, соединенного с выходом второго датчика 2, подключен к инверсному входу первого блока 7 вычитания, прямому входу второго блока 8 вычитания и одному из входов первого блока 10 умножения, выход третьего измерительного преобразователя 6, соединенного с выходом третьего датчика 3, подключен ко второму входу блока 9 сложения, инверсному входу второго блока 8 вычитания и одному из входов второго блока 11 умножения, выход блока сложения 9 подключен ко второму входу первого блока 10 умножения, выход которого соединен с соответствующими входами первого и второго блоков 13 и 14 деления, выход первого блока 7 вычитания подключен ко второму входу второго блока 11 умножения, к третьему входу которого подключен соответствующий выход блока 15 памяти, а его выход соединен с соответствующим входом первого блока 13 деления, выход которого является первым выходом устройства, выход второго блока 8 вычитания подключен ко второму входу третьего блока 12 умножения, к третьему входу которого подключен соответствующий выход блока 15 памяти, а его выход соединен с соответствующим входом второго блока 14 деления, выход которого является вторым выходом устройства. Направления измеряемых компонентов x1 и x2 перемещения и деформации, принятые за положительные, показаны на чертеже стрелками. Точкой "О" обозначен полюс объекта, совпадающий в данном случае с его геометрическим центром, поступательное перемещение которого идентифицируется компонентой x1.The device contains three distance sensors 1-3, connected respectively to the measuring transducers 4, 5 and 6. Sensors 1, 2 and 3 are installed relative to the corresponding surfaces of the controlled object with a known initial distance x about . The device has an information processing unit, which contains two subtraction blocks 7 and 8, one addition block 9, three multiplication blocks 10-12, two division blocks 13 and 14, and a memory block 15. Moreover, the output of the first measuring transducer 4 connected to the output of the first sensor 1 is connected to the direct input of the first subtraction unit 7, one of the inputs of the addition unit 9 and one of the inputs of the third multiplication unit 12, the output of the second measuring transducer 5 connected to the output of the second sensor 2 connected to the inverse input of the first subtraction unit 7, the direct input of the second subtraction unit 8 and one of the inputs of the first multiplication unit 10, the output of the third measuring transducer 6 connected to the output of the third date 3, connected to the second input of addition block 9, the inverse input of the second subtraction block 8 and one of the inputs of the second multiplication block 11, the output of addition block 9 is connected to the second input of the first multiplication block 10, the output of which is connected to the corresponding inputs of the first and second blocks 13 and 14, the output of the first subtraction unit 7 is connected to the second input of the second multiplication unit 11, to the third input of which the corresponding output of the memory unit 15 is connected, and its output is connected to the corresponding input of the first division unit 13, the output to torogo a first output device, the output of the second block 8 subtraction is connected to the second input of the third block 12, multiplication, to the third input of which is connected a corresponding output 15 of the storage unit and its output connected to a respective input of the second unit 14 dividing the output of which is the second output of the apparatus. The directions of the measured components x 1 and x 2 displacement and deformation, taken as positive, are shown in the drawing by arrows. Point “O” denotes the pole of the object, which coincides in this case with its geometric center, the translational movement of which is identified by the component x 1 .

Устройство работает следующим образом
При перемещении и деформации контролируемого объекта в направлениях, показанных на чертеже стрелками, на выходах измерительных преобразователей 4-6 получают сигналы

Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

где k - чувствительность измерительных каналов, зависящая от внешних возмущений;
хо - начальное расстояние от 1-го, 2-го и 3-го датчиков до соответствующих поверхностей контролируемого объекта;
х1 - компонента, характеризующая линейное перемещение контролируемого объекта;
х2 - компонента, характеризующая линейную деформацию контролируемого объекта.The device operates as follows
When moving and deforming the controlled object in the directions shown in the drawing by arrows, the outputs of the transducers 4-6 receive signals
Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

where k is the sensitivity of the measuring channels, depending on external disturbances;
x about - the initial distance from the 1st, 2nd and 3rd sensors to the corresponding surfaces of the controlled object;
x 1 - component characterizing the linear movement of the controlled object;
x 2 - component characterizing the linear deformation of the controlled object.

Сигналы (4) и (5) с выходов первого 4 и второго 5 измерительных преобразователей поступают на входы первого блока 7 вычитания, на выходе которого получают сигнал

Figure 00000008

Сигналы (5) и (6) с выходов второго 5 и третьего 6 измерительных преобразователей поступают на входы второго блока 8 вычитания, на выходе которого получают сигнал
Figure 00000009

Сигналы (4) и (6) с выходов первого 4 и третьего 6 измерительных преобразователей поступают на входы блока 9 сложения, на выходе которого получают
Figure 00000010

Сигнал (5) с выхода второго измерительного преобразователя 5 и сигнал (9) с выхода блока 9 сложения поступают на входы первого блока 10 умножения, на выходе которого получают
Figure 00000011

Сигнал (6) с выхода третьего измерительного преобразователя 6, сигнал (7) с выхода первого блока 7 вычитания и сигнал хо с выхода блока 15 памяти поступают на входы второго блока 11 умножения, на выходе которого получают
Figure 00000012

Сигнал (4) с выхода первого измерительного преобразователя 4, сигнал (8) с выхода второго блока 8 вычитания и сигнал 2хо с выхода блока 15 памяти поступают на входы третьего блока 12 умножения, на выходе которого получают
Figure 00000013

Сигналы (10) и (11) с выходов первого и второго блоков 10 и 11 умножения поступают на входы первого блока 13 деления, на выходе которого получают
Figure 00000014

Этот сигнал характеризует линейное перемещение полюса (центра) "О" объекта вдоль направления, показанного на чертеже стрелкой.Signals (4) and (5) from the outputs of the first 4 and second 5 measuring transducers are fed to the inputs of the first subtraction unit 7, the output of which receives a signal
Figure 00000008

The signals (5) and (6) from the outputs of the second 5 and third 6 measuring transducers are fed to the inputs of the second subtraction unit 8, the output of which receives a signal
Figure 00000009

Signals (4) and (6) from the outputs of the first 4 and third 6 measuring transducers are fed to the inputs of the addition unit 9, at the output of which receive
Figure 00000010

The signal (5) from the output of the second measuring transducer 5 and the signal (9) from the output of the addition unit 9 are fed to the inputs of the first multiplication unit 10, the output of which is obtained
Figure 00000011

The signal (6) from the output of the third measuring transducer 6, the signal (7) from the output of the first subtraction unit 7 and the signal x о from the output of the memory unit 15 are fed to the inputs of the second multiplication unit 11, the output of which is obtained
Figure 00000012

The signal (4) from the output of the first measuring transducer 4, the signal (8) from the output of the second subtraction unit 8 and the signal 2х о from the output of the memory unit 15 are supplied to the inputs of the third multiplication unit 12, the output of which is obtained
Figure 00000013

The signals (10) and (11) from the outputs of the first and second multiplication blocks 10 and 11 are fed to the inputs of the first division block 13, the output of which is
Figure 00000014

This signal characterizes the linear movement of the pole (center) "O" of the object along the direction shown in the drawing by an arrow.

Сигналы (10) и (12) с выходов первого и третьего блоков 10 и 12 умножения поступают на входы второго блока 14 деления, на выходе которого получают

Figure 00000015

Этот сигнал характеризует линейную деформацию контролируемого объекта вдоль прямой, соединяющей дифференциально установленные датчики 1 и 2.The signals (10) and (12) from the outputs of the first and third multiplication blocks 10 and 12 are fed to the inputs of the second division block 14, the output of which is
Figure 00000015

This signal characterizes the linear deformation of the controlled object along a straight line connecting the differential sensors 1 and 2.

Применение данного изобретения упрощает устройство за счет уменьшения количества необходимых блоков и расширяет функциональные возможности его использования (третий датчик может быть установлен в любом месте). The application of this invention simplifies the device by reducing the number of required blocks and expands the functionality of its use (the third sensor can be installed anywhere).

Источники информации
1. А.с. CCCP N1562674, кл. G 01 В 7/00, 1990 г, бюл. 17.Sources of information
1. A.S. CCCP N1562674, CL G 01 B 7/00, 1990, bull. 17.

2. А.с. CCCP N1663396, кл G 01 В 7/00, 1991 г, бюл. 26. 2. A.S. CCCP N1663396, CL G 01 B 7/00, 1991, bull. 26.

3. Измерительная техника, 1992, 5, с. 17-18. 3. Measuring equipment, 1992, 5, p. 17-18.

Claims (1)

Устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, содержащее три датчика расстояния, подключенных к соответствующим измерительным преобразователям, два из которых, первый и второй, установлены относительно контролируемого объекта и друг друга дифференциально, и блок обработки информации, включающий в себя два блока вычитания, блок сложения, два блока умножения, два блока деления и блок памяти, отличающееся тем, что третий датчик установлен дифференциально относительно первого и асимметрично относительно второго на величину размера контролируемого объекта в направлении прямой, совпадающей с осями чувствительности первого и второго датчиков, в блок обработки информации введен третий блок умножения, причем выход первого измерительного преобразователя, соединенного с выходом первого датчика, подключен к прямому входу первого блока вычитания, одному из входов блока сложения и одному из входов третьего блока умножения, выход второго измерительного преобразователя, соединенного с выходом второго датчика, подключен к инверсному входу первого блока вычитания, прямому входу второго блока вычитания и одному из входов первого блока умножения, выход третьего измерительного преобразователя, соединенного с выходом третьего датчика, подключен ко второму входу блока сложения, инверсному входу второго блока вычитания и одному из входов второго блока умножения, выход блока сложения подключен ко второму входу первого блока умножения, выход которого соединен с соответствующими входами первого и второго блоков деления, выход первого блока вычитания подключен ко второму входу второго блока умножения, к третьему входу которого подключен соответствующий выход блока памяти, а его выход соединен с соответствующим входом первого блока деления, выход которого является первым выходом устройства, выход второго блока вычитания подключен ко второму входу третьего блока умножения, к третьему входу которого подключен соответствующий выход блока памяти, а его выход соединен с соответствующим входом второго блока деления, выход которого является вторым выходом устройства. A device for measuring linear displacements and deformations of an object, comprising three distance sensors connected to respective measuring transducers, two of which, the first and second, are installed differentially relative to the controlled object and each other, and an information processing unit, including two subtraction units, a block addition, two blocks of multiplication, two blocks of division and a memory block, characterized in that the third sensor is installed differentially relative to the first and asymmetrically relative to the second on the size of the controlled object in the direction of the line coinciding with the sensitivity axes of the first and second sensors, the third multiplication unit is introduced into the information processing unit, and the output of the first measuring transducer connected to the output of the first sensor is connected to the direct input of the first subtraction unit, one of the inputs of the block addition and to one of the inputs of the third multiplication unit, the output of the second measuring transducer connected to the output of the second sensor is connected to the inverse input of the first unit readings, to the direct input of the second subtraction unit and one of the inputs of the first multiplication unit, the output of the third measuring transducer connected to the output of the third sensor is connected to the second input of the addition unit, the inverse input of the second subtraction unit and one of the inputs of the second multiplication unit, the output of the addition unit is connected to the second input of the first block of multiplication, the output of which is connected to the corresponding inputs of the first and second blocks of division, the output of the first block of subtraction is connected to the second input of the second block intelligently the output to the third input of which the corresponding output of the memory block is connected, and its output is connected to the corresponding input of the first division unit, the output of which is the first output of the device, the output of the second subtraction unit is connected to the second input of the third multiplication unit, to the third input of which the corresponding output of the unit is connected memory, and its output is connected to the corresponding input of the second division unit, the output of which is the second output of the device.
RU99124434A 1999-11-22 1999-11-22 Device measuring linear displacement and deformation of object RU2184346C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124434A RU2184346C2 (en) 1999-11-22 1999-11-22 Device measuring linear displacement and deformation of object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124434A RU2184346C2 (en) 1999-11-22 1999-11-22 Device measuring linear displacement and deformation of object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99124434A RU99124434A (en) 2001-08-27
RU2184346C2 true RU2184346C2 (en) 2002-06-27

Family

ID=20227172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99124434A RU2184346C2 (en) 1999-11-22 1999-11-22 Device measuring linear displacement and deformation of object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2184346C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08512125A (en) Method and apparatus for measuring the position and orientation of an object in the presence of interfering metals
JPS63118619A (en) Noncontact measuring device for volume or mass of flow of moving medium
JPH0755775A (en) Method and apparatus for measuring elasticity
RU2184346C2 (en) Device measuring linear displacement and deformation of object
KR100217872B1 (en) The system and method imaging voice characteristic by measuring hologram of the moving voice
US8104336B2 (en) Acoustic capacity, volume, and surface area measurement method
CN111971536A (en) Acoustic analysis device and acoustic analysis method
RU2185596C2 (en) Information and measurement system of displacement and deformation of object
RU2184929C2 (en) Device measuring linear displacement and deformation of object
RU2247936C1 (en) Device for measuring linear displacements and deformations of object
CN110823117B (en) Single-step phase-shift electronic speckle interferometry method, system, device and storage medium
JP2003121121A (en) Apparatus and method for measurement of deformation
RU2689840C1 (en) Vehicle positioning device
RU1426192C (en) Inertial sensor adjuster
RU2154810C2 (en) Gimballess attitude control system
SEHLSTEDT Calculating the dynamic strain tensor field using modal analysis and numerical differentiation
RU2130621C1 (en) Gear determining range to radiation source
SU1147989A1 (en) Method of measuring two electric or non-electric parameters
JPH07174831A (en) Magnetism measuring apparatus
SU794357A1 (en) Apparatus for measuring linear displacements
RU2059252C1 (en) Method of detecting vertical speed of object and apparatus for performing the method
RU2164691C1 (en) Device for measuring turbulent fluctuations of speed
SU708186A2 (en) Pressure sensor
RU18857U1 (en) DEVICE FOR MEASURING TURBULENT SPEEDS OF SPEED
JPH10185661A (en) Device and method for estimating parameter of one-freedom dynamic system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101123