RU2054623C1 - Устройство для измерения размеров и линейных перемещений - Google Patents
Устройство для измерения размеров и линейных перемещений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2054623C1 RU2054623C1 SU5046052A RU2054623C1 RU 2054623 C1 RU2054623 C1 RU 2054623C1 SU 5046052 A SU5046052 A SU 5046052A RU 2054623 C1 RU2054623 C1 RU 2054623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- transducer
- metering
- sound duct
- dimensions
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для измерения размеров и перемещений содержит щуп, установленный в корпусе с измерительной камерой, заполненной флюидом, в которой размещен преобразователь продольных акустических колебаний, образующий измерительные ячейки с постоянной и переменной акустическими базами. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для прецизионных измерений размеров, длин и перемещений, включая микроперемещения.
Известен пьезорезонансный измеритель микроперемещений виброконтактного типа, содержащий колеблющийся пьезоэлемент, поверхность которого находится в контакте с перемещаемым относительно резонатора объектом [1]
Недостатком его является узкий диапазон возможных измерений от 10 до 1 мкм.
Недостатком его является узкий диапазон возможных измерений от 10 до 1 мкм.
Наиболее близким по сути к изобретению является устройство для измерения перемещений на основе преобразователей поверхностных акустических волн [2]
Устройство содержит зонд, находящийся в контакте с перемещаемым объектом и установленный с возможностью перемещения вблизи преобразователя колебаний.
Устройство содержит зонд, находящийся в контакте с перемещаемым объектом и установленный с возможностью перемещения вблизи преобразователя колебаний.
Недостатки устройства связаны с трудностями его реализации и эксплуатации, которые обусловлены: быстрым спадом электрического поля по мере удаления от поверхности звукопровода, повышенно жесткими требованиями к размеру зазора между преобразователем и зондом, проблемами, возникающими при взаимном позиционировании зонда и преобразователя, что особенно усугубляется в условиях измерения параметров окружающей среды, в первую очередь температуры. Это ведет к ненадежности устройства, нестабильности его показаний. Кроме того, устройство имеет ограниченный диапазон измеряемых длин.
Задача, на решение которой направлено изобретение, повышение точности, надежности и стабильности показаний, а также разрешающей способности устройства, в том числе в условиях изменения температуры окружающей среды.
Это достигается тем, что в устройстве, содержащем зонд, находящийся в контакте с перемещаемым или измеряемым объектом, преобразователь акустических колебаний, средства возбуждения, съема, регистрации и обработки сигналов, зонд выполнен содержащим отражатель или преобразователь акустических сигналов и установлен в корпусе с измерительной камерой, заполненной флюидом (жидкостью или газом), причем в камере установлен также преобразователь продольных акустических колебаний и/или отражатель.
Во всех случаях использования изобретения названной совокупности существенных признаков достаточно, так как выполнение зонда содержащим отражатель (или преобразователь колебаний продольного типа) и размещение его в измерительной камере, заполненной флюидом и содержащей преобразователь продольных акустических колебаний, включает недостатки прототипа, позволяет одновременно повысить точность и стабильность показаний при существенном увеличении диапазона измеряемых величин, по крайней мере от доли мкм до десятков см. Это достигается тем, что во флюиде, которым заполняют измерительную камеру, с помощью преобразователя колебаний возбуждают упругие волны продольного типа, а расстояние от отражателя (или второго преобразователя), которое изменяется при перемещении щупа, определяют или по времени прохождения сигнала, или по длине волны и частоте и/или, считая число полуволн, укладывающееся в расстояние от преобразователя до отражателя. Такая конструкция устройства, работающего на продольных волнах, позволяет снизить требования к позиционированию зонда с отражателем и преобразователем и в то же время более надежно добиться необходимого позиционирования, обусловленного только параллельностью излучающей поверхности преобразователя и отражателя, подбирая соответствующий флюид, например жидкость с малым коэффициентом поглощения, а также частоты колебаний, расширить интервал измеряемых величин при одновременном повышении точности измерений на всем интервале.
Установление преобразователя колебаний в камере таким образом, что он образует две измерительные ячейки с постоянной и переменной акустическими базами, повышает точность, стабильность показаний и надежность устройства. При этом показания устройства практически не зависят от изменений внешних факторов температуры, влажности, давления и др. так как показания, полученные с помощью ячейки переменной базы, соотносят и поверяют с показаниями ячейки постоянной базы, т.е. например, по отношению к температуре устройство является термокомпенсационным.
Кроме того, размещение основных измерительных элементов в корпусе повышает надежность устройства при внешних воздействиях ударных, вибрационных и др.
Заполнение измерительной камеры эталонным флюидом также повышает точность, так как свойства его заранее известны.
Выполнение ячеек с переменной и постоянной базами сообщающимися, исключает возможности возникновения в них перепада давления, различных неоднородностей параметров, что повышает надежность устройства и точность показаний.
Выполнение по крайней мере части зонда, находящейся в подвижном контакте с корпусом, с поверхностью, притертой к поверхности корпуса, позволяет повысить точность и стабильность показаний, надежность устройства, так как сводит к минимуму возможность перекосов, обеспечивает плавность хода щупа, параллельность преобразователя и отражателя колебаний.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 и 3 схема проведения измерений вертикального размера объекта.
Устройство содержит корпус 1, щуп 2, выполненный с отражателем 3, который может быть выполнен с отверстиями 4, или преобразователем колебаний (не показаны), преобразователь 5 колебаний, уплотнение 6, заполняющее измерительную камеру, флюид 7, электронный блок 8 возбуждения колебаний, съема, регистрации и обработки сигналов с индикацией показаний 9.
Устройство работает следующим образом.
В корпусе установлен пьезокристалл ниобата лития Y 36, разделяющий измерительную камеру на ячейку с постоянной базой, содержащей отражающую поверхность 1, и переменной акустической базой, заполненные эталонным флюидом дважды дистиллированной водой, щуп 2 выполнен с отражателем 3, содержащим отверстия 4. Вся поверхность зонда выполнена притертой к поверхности корпуса и обеспечена прецизионная посадка.
Измерения проводят следующим образом. Обеспечивают контакт зонда с перемещаемым объектом 10, например элементом металлорежущего станка. Возбуждают синусоидальные колебания пьезокристалла на частоте 5 МГц. Перемещение объекта вызывает перемещение зонда 2 и изменение длины акустического пути в ячейке с переменной базой.
Из соотношения
или l lo находят величину перемещения объекта 10, где f частота колебаний; l длина акустического пути, l0 длина акустического пути для ячейки с постоянной базой, λ и λo соответственно время прохождения сигнала в ячейках с переменной и постоянной базами.
или l lo находят величину перемещения объекта 10, где f частота колебаний; l длина акустического пути, l0 длина акустического пути для ячейки с постоянной базой, λ и λo соответственно время прохождения сигнала в ячейках с переменной и постоянной базами.
Проведение измерений вертикального размера объекта поясняют фиг.2 и 3.
Выдвижением щупа 2 из корпуса 1 определяют расстояние до стола 11. Затем возвращают зонд в первоначальное положение, устанавливают на стол объект 10, вновь выдвигают щуп до поверхности объекта и по разности показаний определяют вертикальный размер объекта.
Таким образом, устройство обладает высокими чувствительностью, точностью, стабильностью показаний, надежностью, способно компенсировать и исключать влияние внешних факторов на показания, например, температуры и может быть использовано для измерений размеров, длин, перемещений, включая микроперемещения, в широком диапазоне их изменения, вплоть до задач эхолокации.
Claims (3)
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее герметичный звукопровод, жестко установленный в нем преобразователь колебаний и щуп, предназначенный для связи с измеряемым или перемещаемым объектом, отличающееся тем, что оно снабжено отражателем или преобразователем колебаний, установленным на щупе, жестко установленный преобразователь выполнен в виде преобразователя продольных волн и делит звукопровод на две ячейки с постоянной и переменной акустическими базами, а звукопровод заполнен жидкостью или газом.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ячейки звукопровода выполнены сообщающимися.
3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что взаимодействующие поверхности щупа и звукопровода выполнены притертыми.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046052 RU2054623C1 (ru) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | Устройство для измерения размеров и линейных перемещений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046052 RU2054623C1 (ru) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | Устройство для измерения размеров и линейных перемещений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2054623C1 true RU2054623C1 (ru) | 1996-02-20 |
Family
ID=21606151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5046052 RU2054623C1 (ru) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | Устройство для измерения размеров и линейных перемещений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2054623C1 (ru) |
-
1992
- 1992-06-04 RU SU5046052 patent/RU2054623C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Измерительная техника, 1968, N 2, с.25-27. 2. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергоатомиздат, 1989, с.270. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Langdon | Resonator sensors-a review | |
US3863497A (en) | Acoustic delay surface wave motion transducers | |
US3220258A (en) | Sensing the presence or absence of material | |
US3901074A (en) | Technique for measuring the complex elastic (young{3 s) modulus utilizing laser interferometry | |
US4231260A (en) | Position determining system | |
Vig | Temperature-insensitive dual-mode resonant sensors-a review | |
CN102243077A (zh) | 振动型力检测传感器以及振动型力检测装置 | |
US3903734A (en) | Technique for measuring the complex shear modulus utilizing laser interferometry | |
RU2054623C1 (ru) | Устройство для измерения размеров и линейных перемещений | |
US4445378A (en) | Acoustic ground impedance meter | |
RU2063627C1 (ru) | Устройство для определения физических свойств жидкостей и газов | |
EP2558851B1 (en) | Method for detecting gas and a gas detector comprising an acoustic resonator cell with thermocompensation therefor | |
US4811592A (en) | Specific gravity detector | |
SU759908A1 (ru) | Датчик виброплотномера 1 | |
SU513276A1 (ru) | Пьезоэлектрическое устройство дл измерени статических усилий | |
LT3993B (en) | Apparatus for determining dimensions and travels | |
SU954822A1 (ru) | Устройство дл измерени угла наклона | |
RU2029919C1 (ru) | Устройство для измерения уровня жидкости | |
Lunde et al. | Precision sound velocity cell for natural gas at high pressures. Phase 1—feasibility study | |
SU1631334A1 (ru) | Устройство дл испытаний и градуировки измерительных преобразователей давлени | |
SU727976A1 (ru) | Датчик перемещений | |
Buck et al. | Dynamic pressure measurement by optical interference | |
SU1638637A1 (ru) | Дифференциальный пьезорезонансный кварцевый измерительный преобразователь | |
Baker et al. | Precision micropositioning using acoustic surface wave variable delay lines | |
SU742762A1 (ru) | Камертонный плотномер дл жидких сред |