УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерению расстояния до контролируемого объекта.
Известны датчики положения и перемещения, у которых отсутствует механическая связь между прибором и перемещающимся объектом. Взаимодействие между ними (функция их взаимного положения) устанавливается либо посредством поля магнитной индукции, либо электростатическим полем для емкостных датчиков.
При всех достоинствах датчиков близости они имеют недостатки: малый диапазон измерения, нелинейность, а также зависимость показаний некоторых из этих датчиков от формы, размеров контролируемых объектов.
(Ж.Аш с соавторами. Датчики измерительных систем. Книга 1. Перевод с французского под редакцией канд. физ.-мат. наук А.С.Обухова. Изд. «Мир», Москва, 1992, с.405-422.)
Техническим результатом, на который направлено создание данной полезной модели, является повышение точности измерения и расширение диапазона измерения.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для измерения расстояния до контролируемого объекта, дополнительно содержит размещенные в корпусе линейный привод и датчики линейных перемещений, механически связанные со штоком, на конце которого которого установлен на некотором расстоянии от контролируемого объекта датчик измерения расстояния до этого объекта, а также содержит дифференциальный и суммирующий усилители, источник опорного напряжения, при этом выход датчика измерения расстояния до контролируемого объекта соединен с одним входом дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход дифференциального усилителя соединен с входом линейного привода, выход же датчика линейных перемещений и выход датчика измерения расстояния до контролируемого объекта соединены соответственно с входами суммирующего усилителя, выход последнего является выходом устройства.
Устройство для измерения расстояния до объект содержит размещенные в корпусе 1 линейный привод 2 и датчик линейных перемещений 3, механически связанные со штоком 4. На конце штока 4 установлен (фиг.1) находящийся на некотором расстоянии от объекта 5 датчик измерения расстояния до контролируемого объекта 6.
В состав заявляемого устройства входят дифференциальный усилитель 7 и суммирующий усилитель 8, а также источник опорного напряжения 9.
При этом выход датчика измерения расстояния до контролируемого объекта 6 соединен с одним входом дифференциального усилителя 7, другой вход которого связан с источником опорного напряжения 9 (U), а выход дифференциального усилителя 7 соединен с входом привода 2.
Выход датчика линейных перемещений 3 и выход датчика 6 измерения расстояния до контролируемого объекта 5 соединены с соответствующими входами суммирующего усилителя 8, выход которого является выходом устройства..
Устройство для измерения расстояния до объекта работает следующим образом.
В исходном состоянии напряжение на выходе датчика измерения расстояния до контролируемого объекта 6 равно опорному напряжению U, выходное напряжение дифференциального усилителя 7 равно нулю, линейный привод 2 неподвижен. При изменении расстояния от объекта 5 до датчика измерения расстояния до контролируемого объекта 6 изменяется его выходное напряжение. На входе дифференциального усилителя 7 создается разностное напряжение. Усиленное разностное напряжение, снимаемое с выхода дифференциального усилителя 7, приводит линейный привод 2 в движение, который перемещает шток 4 с установленным на его конце датчиком измерения расстояния до контролируемого объекта 6 и привод датчика линейных перемещений 3. В результате датчик измерения расстояния до контролируемого объекта 6 возвратится в положение, близкое к исходному. В результате, при изменении расстояния между корпусом 1 устройства и объектом 5 в больших пределах, расстояние между датчиком измерения расстояния до контролируемого объекта 6 и объектом 5 изменяется в небольших пределах. Величина больших перемещений датчика измерения расстояния до контролируемого объекта 6 относительно корпуса 1 измеряется датчиком линейных перемещений 3, выходной сигнал которого суммируется в суммирующем усилителе 8 с сигналом датчика измерения расстояния до контролируемого объекта 6.
В силу того, что датчик измерения расстояния до контролируемого объекта 6 работает в интервале малых перемещений, его нелинейность проявляется незначительно. По этой же причине мало сказывается влияние формы контролируемого объекта на результат измерения, В то же время диапазон измерения может быть достаточно широким, поскольку он определяется диапазоном измерения датчика линейных перемещений 3.
Предлагаемое устройство для измерения расстояния расстояния до объекта может быть эффективно использовано в измерительных системах вагонов-лабораторий для измерения параметров рельсовой колеи, в промышленности для контроля перемещения изделий, а также для измерения уровня агрессивных и высокотемпературных сред.