RU9062U1 - Датчик микроперемещений - Google Patents

Abstract

1. Датчик микроперемещений, содержащий чувствительный элемент, соединенный штоком с контролируемым объектом, и блок обработки выходного сигнала чувствительного элемента, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде балки равного сопротивления с защемленным концом с наклеенным на нее тензорезисторным мостом, а шток шарнирно прикреплен к измерительной балке.2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что все элементы датчика, включая блок обработки выходного сигнала чувствительного элемента, смонтированы в едином экранированном корпусе.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для прецизионных замеров линейных перемещений, например при изучении напряженно - деформированного состояния искусственных сооружений в процессе их испытаний и эксплуатации.

Известен тензометр линейных перемещений, состоящий из металлического корпуса с окном, в котором герметично на гибкой мембране закреплена подвижная опора - стержень, наружный конец которого служит для связи с перемещающимся объектом (см. а.с. № 1651085 по кл. 01 В 7/00).

Педостатком данного тензометра является сложность обработки выходного сигнала, связанная с использованием СВЧ - технологий.

Известен также электромагнитный тензометр, содержащий корпус с подвижной и неподвижной опорами и тензобалку, консольно закрепленную на корпусе. Тензометр снабжен гибкой нитью, соединенной с концом тензобалки, а подвижная опора выполнена в виде ролика, на ось которого намотана гибкая нить (см. а.с. № 696273 по кл. 01 В 5/30).

Однако, такая конструкция сложна в изготовлении, т.к. наличие подвижного ролика требует прецизионного выполнения рабочих поверхностей, а наличие гибкой нити приводит к возникновению люфтов.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик линейных перемещений, содержащий магнитопровод, размещенную на магнитопроводе обмотку возбуждения и размещенную в зазоре магнитопровода плоскую прямоугольную измерительную обмотку, связываемую штоком в процессе измерения с контролируемым объектом (см. а. с. № 1196677 по кл. G 01 В 7/00).

Недостатками данного устройства являются трудоемкость изготовления чувствительного элемента, связанная с необходимостью выполнения измерительной и компенсационной обмоток с жесткими допусками по геометрическим размерам и сложность термокомпенсации датчика, достигаемой за счет использования специальной измерительной схемы

Задача полезной модели - расширение эксплуатационных возможностей и упрощение способа при повышении точности.

Эта задача решается тем, что в датчике микроперемещений чувствительный элемент выполнен в виде измерительной балки равного сопротивления с защемленным концом с наклеенным на нее тензорезисторным мостом, а шток, одним концом соединяемый с контролируемым объектом, вторым концом шарнирно прикреплен к измерительной балке. Для улучшения технических и эксплуатационных характеристик все элементы датчика, включая блок обработки выходного сигнала чувствительного элемента, размещены в едином экранированном корпусе.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена схема датчика микроперемещений, где

1- измерительная балка;

2- тензорезисторный мост;

3- шток датчика микроперемещений;

4- блок обработки выходного сигнала

Датчик содержит измерительную балку 1 с защемленным концом, на которой размещен тензорезисторный мост 2. Свободный конец балки шарнирно соединен со штоком 3, который взаимодействует с измеряемым объектом. Тензорезисторный мост подключен ко входу блока обработки 4.

Измерительная балка 1, выполненная из стеклотекстолита толщиной 2.5 мм, представляет собой балку равного сопротивления с защемленным концом. Такая форма приводит к равномерному распределению по всей ее длине растягивающих и сжимающих усилий во время измерений.

Тензорезисторный мост 2 выполнен из фольговых тензорезисторов, наклеенных на обе стороны измерительной балки. Термокомпенсация обеспечивается высокой теплопроводностью стеклотекстолита, а линейность преобразования во всем диапазоне измерений - выбранными соотношениями размеров балки и тензорезисторов.

Шток 3 представляет собой пластину П-образного профиля, одним концом шарнирно прикрепленную к измерительной балке. Второй конец штока во время измерений связывается с исследуемым объектом.

Блок обработки выходного сигнала представляет собой преобразователь сопротивления рассогласования тензомоста в пропорциональное постоянное напряжение. Возможно использование стандартных усилителей постоянного тока с коэффициентом усиления до 1000, или преобразователей переменного тока частотой до 200 КГц с дальнейшим синхронным детектированием.

Перемещение контролируемого объекта через шток 3 воздействует на балку 1, вызывая ее изгиб, и приводит к рассогласованию сбалансированного перед началом измерений тензорезисторнрго моста. Сигнал рассогласования преобразуется блоком обработки выходного сигнала 4 в выходное напряжение, пропорциональное измеряемому микроперемещению.

Технические характеристики датчика микроперемещений:

порог чувствительности по перемещению - ±0.3 мкм - предел измерения - ±150 мкм

напряжение питания - ±7.5 В

выходное напряжение - ± 5 В

потребляемый ток - 20 мА

габаритные размеры - 40 х 40 х 200 мм

масса- 150 г

Claims (2)

1. Датчик микроперемещений, содержащий чувствительный элемент, соединенный штоком с контролируемым объектом, и блок обработки выходного сигнала чувствительного элемента, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде балки равного сопротивления с защемленным концом с наклеенным на нее тензорезисторным мостом, а шток шарнирно прикреплен к измерительной балке.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что все элементы датчика, включая блок обработки выходного сигнала чувствительного элемента, смонтированы в едином экранированном корпусе.