Устройство для измерения и регистрации параметров движения

Авторы патента:

G01P3/36 - приборы, выполняющие измерения с помощью оптических средств, т.е. инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей (G01P 3/68 имеет преимущество; гирометры, использующие эффект Саньяка, т.е. смещения, наведенные вращением вращающихся в противоположных направлениях электромагнитных пучков G01C 19/64)

Использование: для измерения скорости и перемещения элементов и механизмов машин. Сущность изобретения устройство содержит источник магнитного поля, магнитопровод 2, п измерительных катушек 3-5, подвижный немагнитный стержень б с ферромагнитными вставками, п усилителей-выпрямителей 7-9, амплитудный детектор-сумматор 10, фильтр низкой частоты 11, инвертор 12, формирователи импульсов 13 и 14, блок определения направления движения 15, реверсивный счетчик импульсов 16, цифроаналоговый преобра зователь 17 и регистратор 18.3-7-13-16-17- 18, 7-10-11-12-18, 4-8-14-15-16, 15-12 8-10 5-9-10 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Р 3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631962/10 (22) 03.01.89 (46) 23,06,92, Бюл,№23

7с

1 Г

Юьг Г (71) Самарский политехнический институт им. B.Â.Êóéáûøåâà (72) А.И.Атрасевич, Н,Ф.Богданов, М,3.Кравец и В.А,Кузнецов (53) 531,767 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 966596, кл. G 01 P 3/42, 1980, Авторское свидетельство СССР

N- 1228018, кл. 6 Oi Р 3/36, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ Ы 1742727 A l (57) Использование: для измерения скорости и перемещения элементов и механизмов машин, Сущность изобретения: устройство содержит источник магнитного поля, магнитопровод 2, и измерительных катушек 3 вЂ” 5, подвижный немагнитный стержень 6 с ферромагнитными вставками, и усилителей-выпрямителей 7 вЂ” 9, амплитудный детектор-сумматор 10, фильтр низкой частоты 11, инвертор 12, формирователи импульсов 13 и 14, блок определения направления движения 15, реверсивный счетчик импульсов 16, цифроаналоговый преобра зователь 17 и регистратор 18. 3-7-13-16-1718, 7-10-11-12-18, 4-8-14-15-16, 15-12. 8-10, 5-9-10. 2 ил.

1742727

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано для измерения скорости движения и перемещения элементов и узлов механизмов и машин, Известно устройство для измерения линейной скорости, содержащее постоянный магнит, между полюсами которого расположен стержень с навитой на него рамкой. При движении стержня в рамке возникает ЭДС, пропорциональная скорости движения, а число импульсов этой ЭДС пропорционально перемещению.

Недостаток устройства связан с отсутствием информации о направлении движения стержня, что ограничивает область применения устройства и его функциональные возможности, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является измерительный преобразователь величины и скорости линейного перемещения объекта, содержащий датчик в виде дорожки с чередующимися светоотражающими и неотражающими участками в виде прямоугольных треугольников. излучатель, фотоприемник, дифференцирующее устройство и электронный блок. состоящий из реверсивного счетчика импульсов, цифроаналогового преобразователя и сумматора.

Недостатки известного преобразователя связаны с невозможностью применения оптического датчика в дымо- и пылесодержащих средах, что ограничивает область его применения. Кроме того, технически сложно поддерживать постоянство зазора между отражающей дорожкой и излучателем с фотоприемником. При изменении этого зазора произвольно изменяется освещенность фотоприемника. что приводит к погрешности измерения.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик. регистратор и последовательно соединенные формирователь импульсов, реверсивный счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, дополнительно содержит и усилителей-выпрямителей. амплитудный детектор-сумматор, фильтр низкой частоты. инвертор, второй формирователь импульсов и блок определения направления движения, причем датчик выполнен в виде охватывающего источник магнитного поля магнитопровода, на внутренней поверхности которого размещены и измерительных катушек с сердечниками, и немагнитного стержня с ферромагнитными вставками, ко5

55 торый размещен в зазоре магнитопровода с возможностью перемещения, причем расстояние между ферромагнитными вставками не равно расстоянию между сердечниками измерительных катушек.

На фиг,1 представлена конструкция электромагнитного датчика устройства для измерения и регистрации параметров движения; на фиг,2 вЂ” структурная схема устройства.

Датчик устройства содержит источник 1 магнитного поля, в качестве которого можно использовать магнит или электромагнит, магнитопровод 2, и измерительных катушек

3 вЂ” 5 с ферромагнитными сердечниками и подвижный немагнитный стержень 6 с ферромагнитными вставками.

В состав устройства также входят и усилителей-выпрямителей 7 вЂ” 9, амплитудный детектор-сумматор 10, фильтр 11 низкой частоты, инвертор 12, первый 13 и второй 14 формирователи импульсов, блок

15 определения направления движения, реверсивный счетчик 16 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 17 и двухканальный (двухкоординатный) регистратор 18.

Источник 1 постоянного магнитного поля, магнитопровод 2 и сердечники измерительных катушек 3 вЂ” 5 образуют магнитную цепь с воздушным зазором. В воздушном зазоре магнитной цепи размещен немагнитный стержень 6 с ферромагнитными вставками, который соединяется с обьектом измерения и може- перемещаться в зазоре магнитопровода, Выходы и измерительных катушек 3 вЂ” 5 через и усилителей-выпрямителей 7- 9 соединены с соответсгвующими входами амплитудного детектора-сумматора 10. выход которого через фильтр 11 низкой частоты и инвертор 12 связан с первым входом регистратора 18 {вход по скорости).

Выходы первого и второго усилителейвыпрямителей соответственно через первый 13 и второи 14 формирователи импульсов соединены с первым и вторым входами блока 15 определения направления движения, а выход первого формирователя 13 импульсов через реверсивный счетчик 16 импульсов и цифроаналоговый преобразователь 17 связан с вторым входом регистратора 18 (вход по перемещению).

Выход блока 15 определения направления движения соединен с управляющими входами реверсивного счетчика 16 импульсов и инвертора 12.

Устройство работает слелую:зим обра30М.

1742727

Источник 1 магнитного поля, в качестве которого используется постоянный магнит или электромагнит, создает магнитное поле, которое магнитопроводом 2 и сердечниками измерительных катушек 3 вЂ” 5 концентрируется в воздушном зазоре магнитной цепи. При перемещении в этом воздушном зазоре немагнитного стержня б, имеющего ферромагн итн ы е вставки, магнитное сопротивление воздушного зазора периодически изменяется. Стержень б механически соединяется с объектом, параметры движения которого измеряются. При перемещении стержня ферромагнитные вставки изменяют магнитный поток поочередно в сердечниках измерительных катушек 3 вЂ” 5. Изменение магнитного потока на основании явления электромагнитной индукции приводит к появлению на выходных клеммах измерительных катушек ЭДС, амплитудное значение которой определяется выражением

dФ

Е=И4 где В4 вЂ” число витков измерительных катушек; оФ/dt вЂ” скорость изменения магнитного потока в сердечниках измерительных катушек, Скорость изменения магнитного потока зависит от скорости движения стержня. т.е. -= ьк

dт где V вЂ” скорость движения стержня;

k вЂ” конструктивный коэффициент.

Таким образом, амплитуда выходных импульсов датчика пропорциональна скорости движения стержня

Е = I(ушак V, а число этих импульсов пропорционально перемещению стержня и зависит от числа измерительных катушек и расстояния между ферромагнитными вставками стержня, ЭДС измерительной катушки при перемещении около ее сердечника ферромагнитной вставки вначале принимает положительное значение при возрастании магнитного потока, затем вЂ” отрицательное значение при убывании магнитного потока.

Причем ЭДС не зависит от поперечных колебаний стержня, так как суммарный воздушный зазор сохраняется постоянным.

Указанное свойство датчика обеспечивает высокую точность измерения.

Электрические импульсы с выходов измерительных катушек подаются на усилители-выпрямители, которые усиливают эти импульсы и формируют сигналы только одной полярности. Далее эти сигналы посту10

55 пают на амплитудный детектор-сумматор, на выходе которого формируется огибающая суммарного сигнала. Фильтр 11 используется для сглаживания суммарного сигнала, т.е. для уменьшения пульсаций суммарного сигнала, вызванных дискретным характером измерения скорости движения. Сигнал на выходе фильтра 11 пропорционален скорости движения стержня, но этот сигнал не содержит информации о направлении движения.

Выходные сигналы двух соседних усилителей-выпрямителей (например, 7 и 8) попадаются на входы формирователей 1" и 14 импульсов, на выходах которых формируются прямоугольные импульсы, соответствующие моменту прохождения феррома нитных вставок около измерительных катушек. Эти импульсы далее подаются на входы блока 15 определения направления движения.

Определение направления движения основано на изменение очередности следования импульсов с выходов формирователей 13 и 14 при изменении направления движения стержня. При движении стержня

6 в одну сторону на выходе блока 15 формируется нулевой сигнал, при котором реверсивный счетчик 16 импульсов работает на суммирование импульсов, а инвертор 12 входной сигнал не инвертирует. При движении стержня в другую сторону на выходе блока 15 формируется единичный сигнал. под действием которого реверсивный счетчик 16 работает в режиме вычитания, а инвертор 12 вЂ” в режиме инвертирования знака сигнала.

Таким образом, при движении стержня б в одну сторону импульсы перемещения с выхода формирователя 13 накапливаютсч в реверсивном счетчике 16. выходной код которога цифроаналоговым преобразова,елем 17 преобразуется в напря>ке.;ие поступающее на вход по перемещению р=.гистратора 18. Одновременно неин верти,">ованный сигнал. пропорциональнь и скорое и движения. с выхода инвертора 12 посто ает на вход по скорости движения регистратора 18.

При изменении направления движения стержня б число импульсов в реверсивном счетчике 16. а следовательно. и выходное напря>кение цифроаналогового преобразователя 17 начинают уменьшаться. а сигнал. пропорциональный скорости движения. на выходе инвертора 12 изменяет свою полярность. Воспроизводимые регистратором графики дают полную информацию о скорости и направлении движения в функции перемещения.

1742727.г 1

Рог /

Составитель М, Тихонов

Редактор В, Петраш Техред M.Моргентал Корректор Т, Палий

Заказ 2281 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Для определения направления движения стержня 6 необходимо не менее двух измерительных катушек датчика. Применение большого числа измерительных катушек в датчике обеспечивает снижение пульсации сигнала. пропорционального скорости движения особенно при малых скоростях, что повышает точность измерения, Формула изобретения

Устройство для измерения и регистрации параметров движения, содержащее датчик, регистратор и последовательно соединенные формирователь импульсов, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, дополнительно содержит и усилителей-выпрямителей, амплитудный детектор-сумматор. фильтр низкой частоты, инвертор, второй формирователь импульсов и блок определения направления движения, причем датчик выполнен в виде охватывающего источник магнитного поля магнитопровода, на внутренней поверхности которого размещены и измерительных катушек с сердечниками, и немагнитного стержня с ферромагнитными вставками, который размещен в зазоре магнитопровода с возможностью перемещения, причем расстояние между ферромагнитными вставками не равно расстоянию между сердечниками измерительных катушек, при этом выходы каждой из и измерительных катушек через соответствующие усилители-выпрямители соединены с входами амплитудного детектора-сумматора, выход которого через фильтр низкой ча15 стоты и инвертор связан с первым входом регистратора, входы блока определения направления движения через формирователи импульсов соединены с выходами первого и второго усилителей-выпрямителей, а выход соединен с управляющим входом реверсивного счетчика и с управляющим входом инвертора, выход цифроаналогового преобр;:;зователя связан с вторым входом

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости вращения коллекторных электродвигателей постоянного и переменного тока

Доплеровский лидар // 1721513

Изобретение относится к квантовой электронике и может найти применение в системах навигации, связи, слежения за объектами, а также в аэродинамике и метеорологии

Способ измерения скорости крупномасштабных и стратифицированных потоков // 1721512

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может применяться для измерения скорости потока

Устройство для измерения скорости потоков жидкости и газа // 1714516

Волоконно-оптический гироскоп // 1714515

Изобретение относится к измерительной технике и может быть.использовано для определения скорости вращения объектов, угла поворота объектов

Устройство для бесконтактного измерения скорости движущейся поверхности // 1714514

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения протяженных объектов: колонки, проката, ленточных изделий в ходе технологического процесса, транспортных и робототехнических средств

Измеритель скорости движения изображения поверхности // 1705748

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ис пользовано для измерения скорости движения изображения например, з датчиках скорости компенсаторов скоростного смаза при аэрофотосъемке, в измерителях скорости движения прокатки и т.п

Устройство для измерения параметров движения объекта // 1704093

Изобретение относится к устройствам бесконтактного измерения параметров движения и может быть использовано в системах наземной навигации для определения координат наземных объектов

Датчик скорости движения изображения поверхности // 1700481

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения поверхности

Устройство для измерения поля скоростей двухфазных потоков // 1700480

Изобретение относится к лазерной анемометрии, а именно к усторойствам для изменения поля скоростей потоков по доплеровскому сдвигу частоты света, рассеянного частицами движущейся-среды

Способ измерения скорости движения объекта и устройство для его реализации // 2100810

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к классу электронно-оптических приборов, позволяющих определять параметры движения объекта или узла механизма, и может быть использовано в высокоточных быстродействующих системах дистанционного измерения линейной скорости, в системах ориентации и управления космическими и другими летательными аппаратами, а также в приборах и устройствах навигационных и геодезических систем

Устройство для определения угловой скорости // 2104553

Способ лазерного измерения вектора скорости // 2108585

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в экспериментальной гидро- и аэродинамике, исследовании однофазных и многофазных сред, а также в промышленных технологиях, связанных с необходимостью невозмущающего контроля параметров механического движения

Двухканальный оптический измеритель скорости // 2124732

Способ измерения линейной скорости // 2125268

Изобретение относится к области измерения линейной скорости тел, осуществляющих перемещение в пространстве: космическом, воздушном, водном и т.п

Способ динамического измерения угловых перемещений // 2127867

Изобретение относится к угломерным измерениям, в частности к динамическим измерениям, представляющим собой периодическое измерение угла в определенные моменты времени, и может быть использовано для динамических измерений углов при помощи лазерного гироскопа с переменной подставкой (виброподвесом, зеемановской или фарадеевской подставкой), например, при измерении профиля железнодорожных путей скоростных железных дорог, а также в составе быстродействующих бесплатформенных инерциальных систем

Лазерный волоконный датчик угловой скорости // 2129283

Изобретение относится к области навигационных систем, а именно к прецизионным гироскопическим датчикам угловых скоростей

Лазерный доплеровский измеритель скорости // 2144194

Способ измерения параметров движения объекта и устройство для его осуществления // 2147727

Изобретение относится к измерительной техникe и может быть использовано для определения углов ориентации и угловой скорости тел

Оптический измеритель скорости, длины и направления движения // 2160450