×
11.06.2018
218.016.6071

ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения перемещений. Сущность: тензорезисторный преобразователь перемещений содержит жесткий недеформируемый корпус с направляющим отверстием, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен измерительный наконечник, связанный с чувствительным элементом в виде закрепленного в корпусе упругого деформационного кольца. На внешней и внутренней поверхностях кольца в окружном направлении в точке, лежащей на его оси, перпендикулярной к оси наконечника, напротив друг друга наклеены два тензорезистора. Тензорезисторы термокомпенсированы для материала упругого деформационного кольца и соединены по схеме измерительного полумоста. Вывод одного из тензорезисторов соединен с медным проводом, к которому приварен константановый провод с образованием термопары типа Т, выводы которой являются выводами преобразователя перемещений. Технический результат: уменьшение погрешности измерений в широком диапазоне температур. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения перемещений при повышенных температурах при стендовых испытаниях.

Известен «Датчик деформаций» (а.с. СССР №905628, МПК G01B 7/18, опубл. 15.02.1982, Бюл. №6), содержащий две ножевые опоры, измеритель перемещения, выполненный в виде скобы с закрепленными на ней тензорезисторами, соединенными в полумост, термостабильный стержень с компенсирующими прокладками на концах, соединенный со свободным концом скобы, термокомпенсирующий стержень с закрепленным на нем нагревательным элементом, выполненным в виде резистора, и измерителем температуры, выполненным в виде терморезистора. Термокомпенсирующий стержень одним концом через первую прокладку соединен с термостабильным стержнем, а другим концом через вторую прокладку - с ножевой опорой. Датчик соединен со вторичной аппаратурой пятипроводной линией связи.

Недостатками данного датчика являются:

- конструкция чувствительного элемента не обеспечивает низкую погрешность при измерении перемещений в диапазоне ±60°C;

- упругий элемент, выполненный в виде скобы, способен воспринимать радиальный изгиб, что ведет к увеличению поперечной чувствительности тензорезисторов, что, в свою очередь, снижает чувствительность датчика.

Известен «Тензорезисторный преобразователь перемещений» (а.с. СССР №1474450, МПК4 G01B 7/17, опубл. 23.04.89. Бюл. №15), состоящий из жесткого недеформируемого корпусного элемента с направляющим отверстием, в котором размещен шток с возможностью возвратно-поступательного движения, пружины сжатия, соосной со штоком и одним концом связанной с ним с помощью упора, и чувствительного элемента с наклеенным тензорезистором. Пружина сжатия жестко связана с упором и вторым концом - с корпусным элементом. Чувствительный элемент выполнен в виде упругого деформационного кольца (с симметрично закрепленными на внешней и внутренней поверхностях кольца двумя парами активного и компенсационного тензорезисторов), закрепленного на корпусном элементе и имеющего два сквозных отверстия, соосных с направляющим отверстием корпусного элемента, и упругой пластины с центральным отверстием, минимальная жесткость которой меньше жесткости деформационного кольца и в плоскости минимальной жесткости которой лежит ось штока, проходящего сквозь отверстия деформационного кольца, и пластины, симметрично жестко закрепленной на штоке с опиранием ее краями на внутреннюю поверхность деформационного кольца, а преобразователь снабжен дополнительными тензорезисторами. Все тензорезисторы включены в общую мостовую измерительную схему, часть тензорезисторов наклеена симметрично на пластине в плоскости ее минимальной жесткости вблизи штока, а остальные - на деформационном кольце в окружном направлении в точках, лежащих на оси деформационного кольца, перпендикулярной оси штока. Данный тензорезисторный преобразователь перемещений является наиболее близким к заявляемому устройству и выбран в качестве прототипа.

Недостатками данного преобразователя являются:

- все тензорезисторы включены в общую мостовую измерительную схему, что не позволяет исключить погрешность измерения от изменения температуры окружающей среды;

- пружина сжатия, соосная со штоком и одним концом связанная с ним:

1) уменьшает чувствительность преобразователя при измерении перемещений объектов из материалов с небольшим значением плотности;

2) увеличивает коэффициент трения подвижных элементов преобразователя, что вносит погрешность в результат измерений.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении измерения зазоров между элементами конструкции в диапазоне ±5 мм с минимально возможной погрешностью в диапазоне температур ±60°C. Проводимые измерения должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 - «искробезопасная электрическая цепь» уровня «ib».

Указанная техническая проблема решается за счет того, что заявляемый тензорезисторный преобразователь перемещений, содержащий жесткий недеформируемый корпус с направляющим отверстием, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен измерительный наконечник, связанный с чувствительным элементом в виде закрепленного в корпусе упругого деформационного кольца, на внешней и внутренней поверхностях которого в окружном направлении в точке, лежащей на его оси, перпендикулярной к оси наконечника, напротив друг друга наклеены два тензорезистора, в отличие от прототипа тензорезисторы термокомпенсированы для материала упругого деформационного кольца соединены по схеме измерительного полумоста, вывод одного из тензорезисторов соединен с медным проводом, к которому приварен константановый провод с образованием термопары типа Т, выводы которой являются выводами преобразователя перемещений.

Исполнение чувствительного элемента в виде закрепленного в жестком недеформируемом корпусе упругого деформационного кольца, на внешней и внутренней поверхностях которого напротив друг друга наклеены два тензорезисторора, позволяет при деформировании кольца (в отличие от других упругих элементов, например скобы) избежать влияния радиального изгиба (ведет к потере чувствительности преобразователя).

Соединение двух тензорезисторов, наклеенных на внешней и внутренней поверхностях упругого деформационного кольца в окружном направлении в точке, лежащей на его оси, перпендикулярной к оси наконечника, напротив друг друга и соединенных по схеме измерительного полумоста, увеличивает чувствительность преобразователя в два раза, например, по сравнению с четвертьмостовой измерительной схемой. Увеличение чувствительности уменьшает погрешность измерения.

Использование термокомпенсированых тензорезисторов для материала, из которого изготовлено деформационное кольцо, приводит к уменьшению влияния на выходной сигнал датчика изменения температуры среды.

Соединение вывода одного из тензорезисторов с медным проводником кабеля TR-F, к которому приварена константановая жила этого же кабеля с образованием термопары типа Т, позволяет учитывать изменение сопротивления полумостовой тензорезисторной схемы, возникающее из-за изменения температуры окружающей среды, значительно уменьшая температурную составляющую суммарной погрешности измерения.

Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 изображен разрез тензорезисторного датчика перемещений, на фиг. 2 изображено упругое деформационное кольцо с наклеенными тензорезисторами, на фиг. 3 приведена электрическая схема чувствительного элемента преобразователя.

Тензорезисторный преобразователь перемещений содержит жесткий недеформируемый корпус, состоящий из крышки 2 и основания 5 с направляющим отверстием, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен измерительный наконечник 7, связанный с чувствительным элементом в виде закрепленного в корпусе упругого деформационного кольца 1 (из материала сталь 65 Г с коэффициентом линейного расширения 11,5⋅10-6 °C-1), на внешней и внутренней поверхностях которого в окружном направлении в точке, лежащей на его оси, перпендикулярной к оси наконечника, напротив друг друга наклеены два тензорезисторора 11 (Tp1 и Tp2), включенные в измерительную схему.

В качестве тензорезисторов 11 использованы термокомпенсированные для материала упругого деформационного кольца тензорезисторы (в данном примере выполнения использованы тензорезисторы ТКП О-3-100, термокомпенсированные для материала с коэффициентом линейного расширения 11,8⋅10-6 °C-1, близким коэффициенту линейного расширения материала упругого деформационного кольца), соединенные по схеме измерительного полумоста, при этом вывод одного из тензорезисторов 11 соединен с медным проводником (в данном примере выполнения с медным проводником кабеля TR-F), к которому на расстоянии 5 мм от спая вывода тензорезистора и медного проводника кабеля TR-F приварен константановый проводник (константановая жила этого же кабеля) с образованием термопары типа Т. Выводы термопары являются выводами преобразователя перемещений.

Верхняя часть деформационного кольца 1 закреплена на недеформируемом кронштейне 10, нижняя - на направляющей 9, жестко скрепленной с измерительным наконечником 7, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения в основании 5. Крышка корпуса закреплена к основанию 5 через уплотнительную прокладку 3.

Направляющая 9 обладает возможностью возвратно-поступательного движения по кронштейну 10. Ограничители 8 ограничивают движение направляющей по кронштейну и тем самым ограничивают перемещение измерительного наконечника 7, предотвращая тем самым излом упругого деформационного кольца.

Выводы термопары и выводы тензорезисторов 11 подключены к разъему 4.

Заявляемый тензорезисторный преобразователь перемещений работает следующим образом.

Перед проведением измерений необходимо произвести калибровку преобразователя с целью получения зависимости его выходного сигнала от перемещения в нормальных условиях и калибровку в требуемом температурном диапазоне, в результате которой получается зависимость: изменение выходного сигнала преобразователя (измерительный наконечник 7 находится в состоянии покоя) от изменения температуры окружающей среды.

Далее (при проведении испытаний) свободным концом измерительный наконечник 7 вводят в контакт с объектом измерений (не показан) и закрепляют преобразователь с помощью резьбового соединения 6, находящегося в нижней части основания 5. Перемещение объекта измерений передается измерительному наконечнику 7, в результате чего начинает движение по кронштейну 10 направляющая 9, которая, в свою очередь, сжимает деформационное кольцо 1, вследствие чего изменяется сопротивление тензорезисторов 11.

Перемещение направляющей 9 по кронштейну 10 возможно до момента упора ее в верхний ограничитель 8.

Изменение выходного сопротивления тензорезисторного полумоста пропорционально перемещению измерительного наконечника 7. Изменение сопротивления полумоста через разъем 4 регистрируется аппаратурой измерения деформации.

Изменение температуры окружающей среды регистрируется термопарой и через разъем 4 передается на аппаратуру измерения температуры.

При обработке результатов измерений выходной сигнал датчика преобразовывается в значения перемещения. Далее из полученных значений в каждой измеренной точке вычитается значение выходного сигнала, полученного при температурной калибровке преобразователя перемещений, при этом значение выходного сигнала из калибровочного графика выбирается по значению температуры, при котором производилось измерение во время проведения испытаний.

Таким образом, с помощью предлагаемого тензорезисторного преобразователя осуществляются измерения перемещений:

- с минимально возможной погрешностью в необходимых условиях, эксплуатации (в диапазоне температур ±60°C);

- в совокупности с аппаратурой измерения деформаций, аттестованной как оборудование с искробезопасной электрической цепью уровня «ib», преобразователь позволяет проводить измерения, удовлетворяющие требованиям ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010.

Тензорезисторный преобразователь перемещений, содержащий жесткий недеформируемый корпус с направляющим отверстием, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен измерительный наконечник, связанный с чувствительным элементом в виде закрепленного в корпусе упругого деформационного кольца, на внешней и внутренней поверхностях которого в окружном направлении в точке, лежащей на его оси, перпендикулярной к оси наконечника, напротив друг друга наклеены два тензорезисторора, отличающийся тем, что тензорезисторы термокомпенсированы для материала упругого деформационного кольца, соединены по схеме измерительного полумоста, вывод одного из тензорезисторов соединен с медным проводом, к которому приварен константановый провод с образованием термопары типа Т, выводы которой являются выводами преобразователя перемещений.
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 796.
27.04.2013
№216.012.3b44

Способ определения сплошности покрытия изделия

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к области газовой дефектоскопии, может применяться при контроле сплошности покрытий с низкой водородопроницаемостью, наносимых на поверхность крупногабаритных металлических изделий сложной конфигурации. Способ определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480733
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.41ed

Интерферометр

Изобретение может быть использовано для контроля качества афокальных систем, в том числе крупногабаритных, а именно: плоских зеркал, светоделителей, плоскопараллельных пластин, клиньев, телескопических систем с увеличением, близким к единичному. Интерферометр содержит формирователь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482447
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.49ed

Переход волоконно-оптический

Изобретение относится к волоконно-оптической технике и может быть использовано для герметичного ввода оптического волокна через перегородку. Устройство содержит герметично установленный в стенке металлический корпус, выполненный составным из двух скрепленных по резьбе частей с проходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484505
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.5ab8

Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей

Использование: изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей и получения их акустического изображения. Сущность: в предложенной системе параметрической гидролокации излучение низкочастотных зондирующих сигналов формируют путем нелинейного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488845
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.686e

Затвор люка камеры

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании крупногабаритных камер высокого давления для испытания в них изделий. Затвор люка камеры содержит герметично установленную на люке камеры крышку, имеющую глубокую заходную часть и связанную с размещенным извне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492381
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.688d

Складываемая аэродинамическая поверхность

Изобретение относится к области ракетной техники и, в частности к конструкциям складываемых аэродинамических поверхностей, находящихся под воздействием сильных аэродинамических возмущений. Складываемая аэродинамическая поверхность содержит основание и шарнирно соединенную с ним поворотную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492412
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.740f

Контактный датчик

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам инициирования. Контактный датчик содержит два кольца, опорное и рабочее, установленных соосно и скрепленных между собой. На основании опорного кольца размещен кольцевой чувствительный элемент, а рабочее кольцо оснащено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495368
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.74a5

Двухдиапазонная микрополосковая антенна круговой поляризации

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к бортовым антеннам спутниковой навигации. Техническим результатом является создание малогабаритной микрополосковой двухдиапазонной антенны с круговой поляризацией, пригодной для работы с одиовходовым приемником. Двухдиапазонная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495518
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.11.2013
№216.012.8345

Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор

Использование: для регистрации различных видов ионизирующих излучений, в том числе альфа-частиц, в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих контроль, в промышленности. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499281
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.12.2013
№216.012.884d

Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата

Изобретение относится к средствам фиксации складывающихся аэродинамических поверхностей летательного аппарата. Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата содержит узел, обеспечивающий прилегание аэродинамических поверхностей к корпусу летательному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500575
Дата охранного документа: 10.12.2013
Показаны записи 1-10 из 45.
27.02.2013
№216.012.2a41

Способ поворота колесного транспортного средства

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ поворота колесного транспортного средства посредством рулевого привода включает трапецию с поворотными рычагами и колеса. Поворот осуществляют за счет принудительного изменения величины скорости вращения задающего колеса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476344
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.3279

Модульная робототехническая технологическая установка

Изобретение относится к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы и кинематической развязкой. Робототехническая установка включает основание с вертикальной стойкой, конечное звено, три двигателя поступательного перемещения, один из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478464
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.05.2014
№216.012.cb3c

Устройство для удержания и сброса объекта

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ударным испытательным стендам. Устройство содержит корпус, выполненный в виде двух соединенных между собой щек, поворотный захват, закрепленный на корпусе, фиксатор, предназначенный для удержания захвата в рабочем положении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517794
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.06.2014
№216.012.d91f

Раствор для бикарбонатного гемодиализа

Изобретение относится к концентрированному кислотному компоненту для бикарбонатного гемодиализа. Кислотный компонент включает натрий (Na) в количестве 2450,0-4550,0 мэкв/л, хлор (Cl)в количестве 2453,5-4553,5 мэкв/л, водород H (соляная кислота), сукцинат и цитрат, каждый в количестве 3,5-98,0...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521361
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.12.2014
№216.013.132a

Устройство для измерения динамических деформаций

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для измерения динамических деформаций содержит измерительные тензорезисторы, опорные резисторы, усилитель, электронно-вычислительную машину с программным обеспечением, источник постоянного напряжения, эталонный резистор, коммутатор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536329
Дата охранного документа: 20.12.2014
27.12.2014
№216.013.15c2

Концентрированный кислотный компонент, набор для его получения, концентрированный раствор кислотного компонента для получения гемодиализирующего раствора и способ его получения

Изобретение относится к концентрированному кислотному компоненту для получения гемодиализирующего раствора. Кислотный компонент включает из расчета для получения 1 литра раствора в очищенной для гемодиализа воде следующие компоненты: 204,7-215,0 г натрия хлорида NaCl, 6,2-9,0 г кальция хлорида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536994
Дата охранного документа: 27.12.2014
27.03.2015
№216.013.355e

Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла и подшипниковый узел

Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к управляемому газомагнитному подшипниковому узлу и способу его работы. Подшипниковый узел содержит соленоид, магниты, полюса и ярма электромагнитов, вкладыш газового подшипника, отверстия для пористых вставок, рубашку, обмотку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545146
Дата охранного документа: 27.03.2015
20.04.2015
№216.013.4460

Турбокомпрессор с газомагнитными подшипниками

Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно - к турбокомпрессорам, используемым в системах наддува автомобильных, тепловозных, судовых и других видов двигателей внутреннего сгорания. Турбокомпрессор с газомагнитными подшипниками содержит ротор с рабочим колесом компрессора....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549002
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.06.2015
№216.013.5b3c

Способ обработки пористого вкладыша газового подшипника

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно может применяться в высокоточных машинах и аппаратах с движущимися деталями, работающих в условиях газовой смазки. Способ обработки пористого вкладыша газового подшипника заключается в том, что в качестве материала вкладыша используется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554897
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.09.2015
№216.013.7a74

Способ поворота колесного транспортного средства

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ поворота колесного транспортного средства посредством рулевого привода, включающего трапецию с поворотными рычагами и колеса, заключается в том, что поворот осуществляют за счет принудительного изменения величины скорости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562937
Дата охранного документа: 10.09.2015
+ добавить свой РИД