ДАТЧИК МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для прецизионных замеров линейных перемещений, например при изучении напряженно - деформированного состояния искусственных сооружений в процессе их испытаний и эксплуатации.
Известен тензометр линейных перемещений, состоящий из металлического корпуса с окном, в котором герметично на гибкой мембране закреплена подвижная опора - стержень, наружный конец которого служит для связи с перемещающимся объектом (см. а.с. № 1651085 по кл.  01 В 7/00).
Педостатком данного тензометра является сложность обработки выходного сигнала, связанная с использованием СВЧ - технологий.
Известен также электромагнитный тензометр, содержащий корпус с подвижной и неподвижной опорами и тензобалку, консольно закрепленную на корпусе. Тензометр снабжен гибкой нитью, соединенной с концом тензобалки, а подвижная опора выполнена в виде ролика, на ось которого намотана гибкая нить (см. а.с. № 696273 по кл.  01 В 5/30).
Однако, такая конструкция сложна в изготовлении, т.к. наличие подвижного ролика требует прецизионного выполнения рабочих поверхностей, а наличие гибкой нити приводит к возникновению люфтов.
Наиболее близким к предлагаемому является датчик линейных перемещений, содержащий магнитопровод, размещенную на магнитопроводе обмотку возбуждения и размещенную в зазоре магнитопровода плоскую прямоугольную измерительную обмотку, связываемую штоком в процессе измерения с контролируемым объектом (см. а. с. № 1196677 по кл.  G 01 В 7/00).
Недостатками данного устройства являются трудоемкость изготовления чувствительного элемента, связанная с необходимостью выполнения измерительной и компенсационной обмоток с жесткими допусками по геометрическим размерам и сложность термокомпенсации датчика, достигаемой за счет использования специальной измерительной схемы
Задача полезной модели - расширение эксплуатационных возможностей и упрощение способа при повышении точности.
Эта задача решается тем, что в датчике микроперемещений чувствительный элемент выполнен в виде измерительной балки равного сопротивления с защемленным концом с наклеенным на нее тензорезисторным мостом, а шток, одним концом соединяемый с контролируемым объектом, вторым концом шарнирно прикреплен к измерительной балке. Для улучшения технических и эксплуатационных характеристик все элементы датчика, включая блок обработки выходного сигнала чувствительного элемента, размещены в едином экранированном корпусе.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена схема датчика микроперемещений, где
1- измерительная балка;
2- тензорезисторный мост;
3- шток датчика микроперемещений;
4- блок обработки выходного сигнала
Датчик содержит измерительную балку 1 с защемленным концом, на которой размещен тензорезисторный мост 2. Свободный конец балки шарнирно соединен со штоком 3, который взаимодействует с измеряемым объектом. Тензорезисторный мост подключен ко входу блока обработки 4.
Измерительная балка 1, выполненная из стеклотекстолита толщиной 2.5 мм, представляет собой балку равного сопротивления с защемленным концом. Такая форма приводит к равномерному распределению по всей ее длине растягивающих и сжимающих усилий во время измерений.
Тензорезисторный мост 2 выполнен из фольговых тензорезисторов, наклеенных на обе стороны измерительной балки. Термокомпенсация обеспечивается высокой теплопроводностью стеклотекстолита, а линейность преобразования во всем диапазоне измерений - выбранными соотношениями размеров балки и тензорезисторов.
Шток 3 представляет собой пластину П-образного профиля, одним концом шарнирно прикрепленную к измерительной балке. Второй конец штока во время измерений связывается с исследуемым объектом.
Блок обработки выходного сигнала представляет собой преобразователь сопротивления рассогласования тензомоста в пропорциональное постоянное напряжение. Возможно использование стандартных усилителей постоянного тока с коэффициентом усиления до 1000, или преобразователей переменного тока частотой до 200 КГц с дальнейшим синхронным детектированием.
Перемещение контролируемого объекта через шток 3 воздействует на балку 1, вызывая ее изгиб, и приводит к рассогласованию сбалансированного перед началом измерений тензорезисторнрго моста. Сигнал рассогласования преобразуется блоком обработки выходного сигнала 4 в выходное напряжение, пропорциональное измеряемому микроперемещению.
Технические характеристики датчика микроперемещений:
порог чувствительности по перемещению - ±0.3 мкм - предел измерения - ±150 мкм
напряжение питания - ±7.5 В
выходное напряжение - ± 5 В
потребляемый ток - 20 мА
габаритные размеры - 40 х 40 х 200 мм
масса- 150 г