Дифференциальный преобразователь линейных перемещений в код

 

Изобретение относится к технике измерений и контроля линейных перемещений, а именно к магнитострикционным преобразователям линейных перемещений с логометрическим преобразованием, и позволяет повысить быстродействие измерения линейного перемещения. Это достигается вследствие использования способа преобразования, при котором выделенный интервал линейного перемещения заполняют ЛЧМ-импульсами (ЛЧМ - линейная частотная модуляция), производят синхронное измерение мгновенных частот в его крайних точках и вычисляют их разность. Преобразователь содержит магнитострикционный датчик 1 линейных перемещений, состоящий из струнного магнитострикционного канала 2 передачи, двух акустических поглотителей 3 и 4, стабилизатора 5 растягивающих усилий, элемента 6 записи электромагнитного возбуждения, двух неподвижных элементов 9 и 10 считывания, преобразователя 11 напряжение-ток, двух усилителей 12 и 13 чтения, и цифровой канал преобразования, состоящий из генератора 15 качающейся частоты, двух аналого-цифровых формирователей чтения 16 и 17, схемы 18 синхронизации, цифрового преобразователя 19 отношения частот в код и триггера 20 управления. Преобразователь предназначен для использования в скоростных роботизированных системах для контроля линейных перемещений объектов с асинхронным управлением. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4149054/24-10 (22) 14. 11. 86 (46) 15. 10.89. Бюл. Ф 38 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.ИвГодунов и С.Б.Демин (53) 534.852(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 668103, кл. Н 04 R 15/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 1285631, кл . Н 04 R 15/00, 1985 ° (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД (57) Изобретение относится к технике измерений и контроля линейных перемещений, а именно к магнитострикционным преобразователям линейных перемещений с логометрическим преобразованием, и позволяет повысить быстродействие измерения линейного перемещения. Это достигается вследствие использования способа преобразования, при котором выделенный интервал линейного перемещения заполняют ЛЧМимпульсами (ЛЧМ вЂ” линейная частотная

„.SU Ì15403 А1 (51)4 Н 04 R 15/00

2 модуляция) . производят синхронное измерение мгновенных частот в его крайних точках и вычисляют их разность. Преобразователь содержит магнитострикционный датчик 1 линейных перемещений, состоящий из струнного магнитострикционного канала 2 передачи, двух акустических поглотителей 3 и 4, стабилизатора 5 растягивающих усилий, элемент 6 записи электромагнитного возбуждения, двух неподвижных элементов 9 и 10 считывания, преобразователя 11 напряжение — ток, двух усилителей 12 и 13 чтения, и цифровой, канал преобразования, состоящий из генератора 15 с качающейся частоты, двух аналого-цифровых фориирователей 16 и 17 чтения, (/) схемы 18 синхронизации, цифрового преобразователя 19 отношения частот в код и триггера 20 управления. Преобразователь предназначен для использования в скоростных роботизированных системах для контроля линейных перемещений объектов с асинхронным управлением. 2 ил.

СЛ

1515403

Изобретение относится к электромеханичес кому преобразованию ре зультатов измерения, а именно к дифференциальным преобразователям линей5 ных перемещений в код.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерения перемещения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема дифференциального преобра- 10 зователя линейных перемещений в код; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы.

Дифференциальный преобразователь линейньх перемещений в код содержит 15 магнитострикциойный датчик 1 линейных перемещений, состоящий из струнного магнитострикционного канала 2 передачи (магнитовод). акустических поглотителей 3 и 4, пассивного стабилиза- 20 тора 5 растягивающих усилий, подвижного элемента 6 записи электромагнитного возбуждения с магнитным ползуном 7 из магнитной жидкости и элементов 8 подмагничивания, двух непод-25 вижных дифференциальных элементов 9 и 10 считывания, преобразователя 11 напряжение — ток и двух усилителей

12 и 13 чтения, и цифровой канал 14 преобразования, состоящий из генера- 30 тора 15 качающейся частоты, двух аналого-цифровых формирователей 16 и 17 ттеппя, схемы 18 синхронизации, цифрового преобразователя 19 отношения частот в код и триггера 20. а также первую входную шину 21 управления, первую выходную шину 22 запроса, вторую входную шину 23 подтверждения, вторую выходную разрядную шину 24 результата и третью выходную шину 25 4р синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально устройство устанавливают в исходное состояние. По циф- 45 ровому сигналу "Разрешение" (фиг.2а), поступающему по первой входной шине

21 управления на вход управления генератора 15 качающейся частоты, производится перевод устройства в режим работы. Осуществляется запуск генератора 15 качаюц|ейся частоты. На его выходах формируются опорные синхро=игналы опорной частоты (фиг. 2ж), которые проходят на вход схемы 18 синхронизации, ЛЧМ-импульсные сигналы опроса (ЛЧМ вЂ” линейная частотная модуляция) частоты, которые проходят на вход греобразователя 11 напряжение — ток, установленного в корпусе магнитострикционного датчика 1 линейных перемещений, выполненного дифференциальным (фиг. 1).

Сигналы опроса возбуждают (запускают) преобразователь 11 напряжение— ток и на его выходе формируются соответствующие токовые импульсы записи, которые проходят через активную среду малоиндуктивного элемента 6 записи с магнитным ползуном 7 из магнитной жидкости и элементом 8 постоянного подмагничивания, установленного соосно со струнным магнитострикционным ,каналом 2 передачи (магнитоводом). В результате пол элементом 6 записи в зоне контакта магнитного ползуна

7 и магнитовода возбуждаются частотные ультразвуковые импульсы механической деформации вследствие прямого магнитострикционного преобразования (эффект Джоуля), распространяющиеся в обе стороны со скоростью перемагничинания магнитовода.

В следующие моменты времени частотные ультразвуковые зондирующие импульсы проходят по магнитоводу под неподвижно установленными элементами

9 и 10 считывания, которые, например, могут быть выполле с использованием индуктивлостей магниточувствительных тензочувстнительпых элементов, и наводят на их выходах соответствующие частотные импульсы llапряжения считывания вследствие обратного магнитострикционного преобразования (эффект

Виллари). Далее зондирующие ультразвуковые импульсы испытывают полное акустическое поглощение на акустических поглотителях 3 и 4, исключая образование в магнитоводе магнитострикционного датчика 1 линейных перемещений устройства волн отражения.

Наведенные частотные импульсы считывания с выходов первого и второго дифференциальных элементов 9 и 10 считывания проходят соответственно на входы первого и второго усилителей 12 и 13 чтения и формируют на их выходах цифровые Л Е1-импульсы считывания (фиг ° 2а-е), которые поступают на вход аналого-цифровых формирователей 16 и 17 чтения, цифрового канала 14 преобразования устройства.

По первой выходной шине 22 запроса устройства выставляется пифровой сигнал "Запрос" (фиг, 2б), в ответ на который через время редкппи потреби1515403 теля информации, например мини- или микро-ЭВИ, по второй входной шине 23 подтверждения выставляется цифровой импульсный сигнал "Подтверждение"

5 (фиг. 2в) . По этому сигналу производится переключение триггера 20 управления B eдиничное состояние, что вызывает снятие сигнала "Запрос" по первой выходной шине 22 запроса устройства, и разблокирование входов аналого-цифровых формирователей 16 и 17 чтения и схемы 19 синхронизации.

Через аналого-цифровые формирователи 16 и 17 чтения соответственно на первый и второй информационные входы цифрового преобразователя 19 отношение частот н код проходят импульсы считывания, а на. выходе схемы

18 синхронизации формируется синхро- 20 импульс, по которому производится асинхронный запуск цифрового преобразователя 19 отношения частот в код, 1 выполняющий измерение мгновенных частот с последующим вычислением 25 цифрового кода линейного перемещения, который проходит во вторую выходную разрядную шину 24 результата.

В конце цикла преобразования на синхровыходе цифрового преобразовате- 30 ля 19 отношения частот в код формируется цифровой синхросигнал Синхронизация" (фиг. 2з), который проходит в третью выходную шину 25 синхронизации устройства. По этому же

35 синхросигналу производится переключение в исходное (нулевое) состояние триггера 20 управления, что приводит к блокированию входов вторичных усилителей-формирователей 16 и 17 и

40 схемы 18 синхронизации и выставлению сигнала "Запрос" по первой выходной шине 22 запроса устройства.

На этом цикл преобразования уст— ройства заканчивается и оно подготов- 45 лено к очередному циклу преобразования, который начинается с приходом цифрового импульсного сигнала "Подтверждение" и выполняется без изменения. 50

Таким образом, при времени реакции потребителя информации t 0 использование данного подхода обработки измерительной информации перемещения делает преобразователь быстро- действующим устройством, в котором время измерения Т „ перемещения зависит только от времени Т„р выполнения преобразования частота — кол и не зависит от времени Т„ трансляции зондирующей магнитоупругой волны через звукопронод, т.е, имеет н (1. + Т„/Т„) раз более высокое быстродействие по сравнению с прототипом. При этом имеет место стабилизация времени измерения линейных перемещений Т „ = Т„, пр что способствует расширению области технического приложения устройства. формула изобретения

Дифференциальный преобра зователь линейных перемещений в код, содержащий магнитострикционный канал передачи, выполненный с двумя акустическими поглотителями на концэх и сопряженный через поднижный элемент подмэгничивания, установленный соосно с магнитострикционным каналом передачи, с выходом преобразователя напряжение — ток и сопряженный с первым и вторым дифференциальными элементами считывания, подключенными выходами соответственно через первый и второй усилители чтения к выходам первого и второго аналого-цифровых фор п рователей чтения, генератор опроса, подключенный первым выходам к входу преобразователя напряжение — ток и вторым выходом — к первому входу схемы синхронизации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения перемещения в него введены цифровой преобразователь отношения частот в код и триггер, а генератор опроса выполнен в виде генератора качающейся частоты, причем выходы первого и второго аналого-цифровых формирователей чтения подключены к первому и второму входам цифрового преобразователя отношения частот в код, подсоединенного третьим входом к выходу схемы синхронизации, соединенной вторым входом с соединенными между собой управляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей чтения и выходом триггера, подключенного входом к синхронизирующему выходу цифрового преобразователя отношения частот в код, выходы которого являются выходами преобразователя, а второй вход триггера является управляющим входом преобразователя.

1515403 и 21

22

?3

1Я(2)

Р 12

Е 1З

pr 15(1)

N< Nz /

Фиг 2

Составитель В.Добровольский

Редактор М.Петрова Техред Л.Олийнык Корректор Т.Палий

Заказ 6297/58 Тирах 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ухгород, ул. Гагарина, 101