устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта
Классы МПК: | G01B7/00 Измерительные устройства, отличающиеся использованием электрических или магнитных средств |
Автор(ы): | Жеребятьев К.В., Нестеров В.Н. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "АВТОВАЗ" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-01-17 публикация патента:
10.07.2002 |
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и деформаций объектов в результате тепловых, упругих и других возмущающих воздействий. Устройство содержит три идентичных датчика расстояния, подключенных соответственно к измерительным преобразователям. Первые два датчика установлены относительно контролируемого объекта дифференциально от его поверхности, а третий датчик - с образцовым смещением относительно второго, параллельно его оси чувствительности. Устройство имеет блок обработки информации, который содержит один блок сложения, три блока вычитания, три блока деления, два блока умножения и блок памяти. Техническим результатом изобретения являются расширенные функциональные возможности, повышенная точность измерений и упрощение устройства. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, содержащее три идентичных датчика расстояния с гиперболическими функциями преобразования, два из которых установлены относительно контролируемого объекта дифференциально, а третий - с образцовым смещением относительно второго, параллельно его оси чувствительности, подключенных к соответствующим измерительным преобразователям, и блок обработки информации, включающий в себя блок сложения, три блока вычитания, два блока умножения, три блока деления и блок памяти, причем выход первого измерительного преобразователя первого датчика подключен к первому входу блока сложения и первому входу первого блока деления, ко второму входу блока сложения и прямому входу первого блока вычитания подключен выход второго измерительного преобразователя второго датчика, выход третьего измерительного преобразователя третьего датчика подключен к инверсному входу первого блока вычитания и второму входу первого блока деления, выходы блока сложения и первого блока вычитания подключены к соответствующим входам второго блока деления, выход которого, а также выход первого блока деления и первый выход блока памяти подключены к соответствующим входам первого блока умножения, выход первого блока умножения подключен к инверсному входу второго блока вычитания, к прямому входу которого подключен второй выход блока памяти, а выход второго блока вычитания является первым выходом устройства, отличающееся тем, что к соответствующим входам третьего блока деления подключены выходы второго измерительного преобразователя и первого блока вычитания, выход третьего блока деления подключен к одному из входов второго блока умножения, к двум другим входам которого подключены соответственно выход первого блока деления и первый выход блока памяти, выход второго блока умножения подключен к прямому входу третьего блока вычитания, к инверсному входу которого подключен третий выход блока памяти, а выход третьего блока вычитания служит вторым выходом устройства.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и деформаций объектов в результате тепловых, упругих и других возмущающих воздействий. Известно множество измерительных устройств, реализующих алгоритмический метод измерения перемещений объектов, подверженных тепловым и упругим деформациям. Например, устройство по а.с. 1562674, кл. G 01 В 7/00, 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. Известно также устройство по а. с. 1663396, кл. G 01 В 7/00, где использование тех же измерительных каналов, что и в первом аналоге, с некоторым усложнением блока обработки информации, позволяет дополнительно получить величину линейной деформации объекта. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является техническое решение, опубликованное в "Измерительной технике", 1992, 5, стр. 17-18, содержащее три идентичных датчика расстояния с гиперболическими функциями преобразования, два из которых установлены относительно контролируемого объекта дифференциально, а третий - с образцовым смещением относительно второго параллельно его оси чувствительности, три соответствующих измерительных преобразователя, блок сложения, три блока вычитания, два блока умножения, три блока деления и блок памяти, выходные сигналы измерительных каналов аппроксимируются системой уравнений![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-2t.gif)
где k - чувствительность измерительных каналов;
х0 - 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. Соответственно, на выходе блока обработки получаем сигналы, характеризующие названные компоненты и нечувствительные к возмущающим воздействиям со стороны контролируемого объекта
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-3t.gif)
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-4t.gif)
Как видно из выражений, входящих в систему (1),
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-5t.gif)
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-6t.gif)
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-7t.gif)
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-8t.gif)
где k - чувствительность измерительных каналов, зависящая от внешних возмущений;
х0 - начальное расстояние от 1-го и 2-го датчиков до поверхности контролируемого объекта и постоянное расстояние от третьего датчика до поверхности контролируемого объекта;
xt - образцовое смещение третьего датчика относительно второго в направлении их осей чувствительности;
x1 - компонента, характеризующая линейное перемещение контролируемого объекта по точке О, расположенной на одной из граней объекта;
x2 - компонента, характеризующая интегральную деформацию контролируемого объекта между его противолежащими гранями. Сигналы (4) и (5) с выходов первого 4 и второго 5 измерительных преобразователей поступают на входы блока 7 сложения, на выходе которого получают сигнал
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-9t.gif)
Сигналы (5) и (6) с выходов второго 5 и третьего 6 измерительных преобразователей поступают на входы первого блока 8 вычитания, на выходе которого получают сигнал
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-10t.gif)
Сигналы (4) и (6) с выходов первого 4 и третьего 6 измерительных преобразователей поступают на входы первого блока 11 деления, на выходе которого получают сигнал
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-11t.gif)
Сигнал (5) с выхода второго измерительного преобразователя 5 и сигнал (8) с выхода первого блока 8 вычитания поступают на входы блока 12 деления, на выходе которого получаем
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-12t.gif)
Сигналы (9) и (10) с блоков 11 и 12 деления, а также сигнал x1 с первого выхода блока 16 памяти поступают на входы блока 14 умножения, на выходе которого получают сигнал
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-13t.gif)
Сигнал (11) с выхода блока 14, а также сигнал х0 с соответствующего выхода блока 16 памяти поступают на соответствующие входы блока 9 вычитания, на выходе которого, являющегося одним из выходов устройства, получают сигнал
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-14t.gif)
характеризующий линейное перемещение контролируемого объекта по точке О, расположенной на одной из граней объекта. Сигнал (7) с выхода блока 7 сложения и сигнал (8) с выхода первого блока 8 вычитания поступают на соответствующие входы блока 13 деления, на выходе которого получаем
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-15t.gif)
Сигналы (9) и (13) с блоков 11 и 13 деления, а также сигнал хt с первого выхода блока 16 памяти поступают на входы блока 15 умножения, на выходе которого получают сигнал
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-16t.gif)
Сигнал (14) с выхода блока 14 умножения, а также сигнал 2x0 с соответствующего выхода блока 16 памяти поступают на соответствующие входы блока 10 вычитания, на выходе которого, являющимся вторым выходом устройства, получают сигнал
![устройство для измерения линейных перемещений и деформаций объекта, патент № 2184929](/images/patents/286/2184929/2184929-17t.gif)
характеризующий интегральную деформацию контролируемого объекта между его противолежащими гранями. Применение данного изобретения расширяет функциональные возможности его использования за счет возможности измерения неравномерно деформирующийся объектов и повышает в этом случае точность измерения.
Класс G01B7/00 Измерительные устройства, отличающиеся использованием электрических или магнитных средств