Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ - Патент РФ 2047089
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения линейных размеров и перемещений. Техническим результатом является повышение точности и расширение диапазона измерения. Он достигается тем, что предлагаемое устройство для измерения линейных размеров, содержащее измерительное приспособление, выполненное в виде трубки, заполненной жидкостью и гидравлически соединенного с ним щупа, взаимодействующего в процессе измерения с объектом и содержащего сильфон, снабжено дополнительным сильфоном, установленным в щупе соосно основному сильфону и образующим с ним герметичную упругую камеру, заполненную жидкостью. На щупе имеются контактные наконечники для механического контакта с объектом измерения. Устройство может работать в двух режимах: в режиме повышенной точности в узком диапазоне и в режиме обычной точности в широком диапазоне измерений. В работе устройства использованы ультразвуковые колебания, импульсный генератор и регистратор отраженных сигналов. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2047089
Класс(ы) патента: G01B17/00
Номер заявки: 93002959/28
Дата подачи заявки: 18.01.1993
Дата публикации: 27.10.1995
Заявитель(и): Обнинский институт атомной энергетики
Автор(ы): Ермолаев П.Н.; Трофимов А.И.; Виноградов С.А.
Патентообладатель(и): Обнинский институт атомной энергетики
Описание изобретения: Устройство относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к устройствам для измерения линейных величин, линейных перемещений и высоты уровня жидкости.
Устройство может быть использовано в атомной энергетике, в машиностроении, в горном деле, геологии, строительстве.
Известно устройство (прототип) для измерения линейных размеров, содержащее измерительное приспособление, выполненное в виде трубки, заполненной жидкостью и гидравлически соединенного с ним щупа, взаимодействующего в процессе измерения с объектом и содержащего сильфон [1]
Недостатком известного устройства является ограниченная функциональная возможность и недостаточная точность измерения.
Техническим результатом устройства является повышение точности измерения и расширение диапазона измерений.
Он достигается тем, что предложенное устройство для измерения линейных размеров, содержащее измерительное приспособление, выполненное в виде трубки, заполненной жидкостью и гидравлически соединенного с ним щупа, взаимодействующего в процессе измерения с объектом и содержащего сильфон, снабжено дополнительным сильфоном, установленным в щупе соосно основному сильфону и образующему с ним герметичную упругую камеру, заполненную жидкостью, контактными наконечниками, установленными с наружной стороны камеры на ее торцевых поверхностях, двумя пьезопреобразователями и отражателем, первых и которых установлен в зоне соединения камеры и трубки, другой пьезопреобразователь и отражатель закреплены соосно между собой и наконечником с внутренней стороны камеры на торцевых ее поверхностях, и связанными с пьезопреобразователями через переключатель импульсным генератором и регистратором отраженных сигналов, трубка измерительного приспособления установлена перпендикулярно продольной оси камеры в ее центральной части, а диметры сильфонов и трубки выбраны из соотношения:
G где G чувствительность устройства;
с скорость ультразвука в жидкости;
Dc диаметр сильфона;
dт диаметр трубки.
Соответствие критерию "положительный эффект" достигается повышением точности и расширением диапазона измерения.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство для измерения линейных размеров отличается тем, что оно снабжено дополнительным сильфоном, установленным в щупе соосно основному сильфону и образующим с ним герметичную упругую камеру, заполненную жидкостью, контактными наконечниками, установленными с наружной стороны камеры на ее торцевых поверхностях, двумя пьезопреобразователями и отражателем, первый из которых установлен в зоне соединения камеры и трубки, другой пьезопреобразователь и отражатель закреплены соосно между собой и наконечником с внутренней стороны камеры на торцевых ее поверхностях, и связанными с пьезопреобразователями через переключатель импульсным генератором и регистратором отраженных сигналов, трубка измерительного приспособления установлена перпендикулярно продольной оси камеры в ее центральной части.
На чертеже представлен общий вид предложенного устройства.
Устройство содержит щуп, состоящий из упругой камеры 2, образованной соосно расположенными трубчатыми сильфонами 2 и 3, на торцах которых расположены контактные наконечники 4 и 5 для механического контакта с объектом измерения. Внутри камеры, заполненной жидкостью, на торцевой поверхности расположен пьезопреобразователь 6, а на противоположной поверхности расположен отражательный экран 7. Щуп гидравлически соединен с измерительным приспособлением, состоящим из трубки 8, расположенной перпендикулярно к оси камеры. На нижнем конце трубки установлен пьезопреобразователь 9, а верхний конец трубки соединен с воздушной камерой 10. Пьезопреобразователи соединены с импульсным генератором 11 и регистратором отраженных сигналов 12 через переключатель 13, имеющий два положения: А и Б.
Устройство работает следующим образом.
В зависимости от положения переключателя 13 устройство может работать в двух режимах. В положении А переключателя устройство работает в режиме повышенной чувствительности, но в узком диапазоне, в положении Б переключателя устройство работает в режиме обычной чувствительности, но в широком диапазоне измерения.
Работа в первом из указанных режимов происходит следующим образом. В исходном состоянии, когда измеряемый объект не воздействует на контактные пластины 4 и 5, расстояние между точками контакта этих пластин равного Lo, а высота уровня жидкости в трубке равна ho. Импульсный генератор 11 и регистратор 12 при этом подключены к пьезопреобразователю 9. Под действием возбуждающих импульсов генератора пьезопреобразователь формирует ультразвуковые импульсы и посылает их вдоль столба жидкости в трубке 8. Эти импульсы от границы раздела "жидкость воздух- возвращаются обратно на пьезопреобразователь, возбуждая в нем вторичные электрические колебания. Время прихода отраженных импульсов регистрируется в регистратора 12. Время полного хода прямого и отраженного импульсов to равно
to= , (1) где ho исходная высота уровня жидкости в трубке,
с скорость ультразвука в жидкости.
Время to принимается за условный нуль при измерении линейных величин.
При контакте измерителя с реальным объектом расстояние между точками контакта наконечником 4 и 5 уменьшается до величины, при этом часть жидкости из камеры 1 вытесняется в трубку 8 и высота уровня повышается до h1. При этом время полного хода ультразвуковых импульсов равно
t1= (2)
Измеряемая линейная величина определяется согласно равенству
L1 KA(t1 to) (3) где КА конструктивная постоянная, выполняющая роль масштабного коэффициента.
Чувствительность измерителя GA в этом режиме определяется из соотношения
GA=
(4)
На основании свойства несжимаемости жидкости объем жидкости, вытесняемой из камеры 1, равен объему жидкости, поступающей в трубку 8, поэтому имеет место соотношение:
(5) где Dc средний диаметр сильфона,
dт диаметр трубки.
С учетом выражения (5) окончательное выражение чувствительности измерителя получает вид
GA= = K+ (6) где Кт коэффициент трансформации.
Практически значение коэффициента Кт лежит в пределах 10-100, следовательно, чувствительность измерителя повышается пропорционально этому коэффициенту. При этом во столько же раз уменьшается диапазон измерителя Lm
Lm= (7) где Тm предел измерения регистратора.
Данный режим используется для высокоточного измерения величин, изменяющихся в узком диапазоне, так как при высокой чувствительности возрастает разрешающая способность и точность измерителя.
Во втором из указанных режимов устройство работает следующим образом. Переключатель 13 ставится в положение Б, при этом вместо пьезопреобразователя 9 в измерительную схему включается преобразователь 6, а роль отражателя выполняет отражательный экран 7. При изменении измеряемой величины измеряется расстояние между излучателем-приемником и экраном. Измеряемая величина при этом определяется согласно равенству
L KБ(t1' to') (8) где КБ конструктивная постоянная устройства в режиме Б,
to', t1' время полного хода ультразвукового импульса в исходном и рабочем состоянии.
Чувствительность измерителя в этом режиме в КТ-раз меньше, чем в первом режиме, так как трубка 8 в измерении не участвует.
Исходя из равенства (7), диапазон измерения в этом режиме расширяется в КТ -раз.
Данный режим используется для измерения величин, изменяющихся в широком диапазоне. В этом режиме трубка 8 заполняется полностью и избыток жидкости собирается в камере 10.
Для получения требуемого значения чувствительности устройство снабжается набором трубок 8 разного диаметра, а для согласования исходной величины Lo с начальным значением измеряемой линейной величины устройство снабжается набором сменных контактных наконечников различных размеров и форм, например в виде удлинителей, и штоков с калиброванными параметрами.
Преимуществами предложенного измерителя являются:
возможность работы в различных диапазонах измерения с требуемой чувствительностью и точностью измерения;
конструктивная простота и технологичность изготовления;
возможность работы в средах с высокой реакцией;
возможность применения в автоматизированных дистанционных системах контроля в качестве датчика.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ, содержащее измерительное приспособление, выполненное в виде трубки, заполненной жидкостью, и гидравлически соединенного с ним щупа, взаимодействующего в процессе измерения с объектом и содержащего сильфон, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным сильфоном, установленным в щупе соосно с основным сильфоном и образующим с ним герметичную упругую камеру, заполненную жидкостью, контактными наконечниками с наружной стороны камеры на ее торцевых поверхностях, двумя пьезопреобразователями и отражатель, первый из которых установлен в зоне соединения камеры и трубки, другой пьезопреобразователь и отражатель закреплены соосно между собой и наконечником с внутренней стороны камеры на торцевых ее поверхностях, и связанными с пьезопреобразователями через переключатель импульсным генератором и регистратором отраженных сигналов, трубка измерительного приспособления установлена перпендикулярно продольной оси камеры в ее центральной части, а диаметры Dс и dт соответственно сильфонов и трубки выбраны из соотношения

где G чувствительность устройства;
c скорость ультразвука в жидкости.