Магнитострикционный преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно ультразвуковым измерительным преобразователям и может быть использовано в робототехнических системах и комплексах для измерения параметров линейного перемещения объекта. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет взаимокомпенсации электромагнитной наводки в сигнальных цепях считывания. Применение дополнительного сосредоточенного элемента считывания, установленного на магнитострикционном звукопроводе по другую сторону распределенного элемента записи, и его встречно-последовательное включе- .ние с основным сосредоточенным элементом считывания повышает устойчивость магнитострикционного преобразователя к влияниям наводимых электромагнитных помех без усложнения конструкции вторичного преобразователя. 1 ил.

> ф

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4736812/28 (22) 13.09.89 (46) 30,08.92. Бюл. М 32 (71) Пензенский политехнический институт (72) С,В.Демин (56) Авторское свидетельство СССР

N 956964, кл. G 0 I В 7/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N- 1394033, кл. G 01 В 17/00, 1988. (54) МАГНИТОСТРИКЦИОНН6!Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение. относится к измерительной технике, а именно ультразвуковым измерительным преобразователям и может быть использовано в робототехнических системах и комплексах для измерения параИзобретение относится. к измерительной технике и может найти применение в робототехнике для измерения и контроля параметров кине латического движения объекта.

Известен магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий магнитострикционный эвукопровод, неподвижную катушку возбуждения, подвижную приемную катушку, неподвижную опорную катушку считывания, два демпфера, три постоянных магнита, тактовый генератор, формирователь импульсов записи, усилитель-формирователь импульсов с Гитывания, триггер, генератор образцовой частоты, дополнительный триггер, две схемы совпадения, реверсивный счетчик,.опорный усилитель-формирователь импульсов считывания, счетный триггер, схему совпадения, счетчик импульсов, измеритель отношения временных интервалов.

Я2,, „1758428 А1 метров линейного перемещения объекта.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет взаимокомпенсации электромагнитной наводки в сигнальных цепях считывания. Применение дополнительного сосредоточенного элемента считывания, установленного на магнитастрикцион нам звукопроводе по другую сторону распределенного элемента записи, и его встречно-последовательное включе.ние с основным сосредоточенным элементом считывания повышает устойчивость магнитострикционного преобразователя к влияниям наводимых электромагнитных помех без усложнения конструкции вторичного преобразователя. 1 ил.

Известен магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий одновибратор, усилитель записи, элемент записи с подмагничиванием, магнитострикционный звукопровод, элемент считывания с подмагничиванием, предусилитель и усилитель-формирователь, триггер и генератор, стабилизатор напряжения коммутатор, четыре регистра, блок АРУ, компаратор, делитель, элемент задержки.

Основным недостатком известных устройств является недостаточная устойчивость к электромагнитным импульсным помехам, проявляющихся через взаимоиндукцию сигнальных цепей и внешних электромагнитных полей. Мощность наводимой помехи может превышать уровень полезного сигнала и вызывать нарушение работы преобразователя, что требует использование экранирования сигнальных цепей, ведущее к его усложнению.

1758428

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразования линейных перемещений в время-импульсный сигнал.

Поставленная цель достигается тем, чта в магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий прямолинейный магнитастрикционный звукопровод, на одном конце которого установлен акустический демпфер, распределенный элемент записи, закрепленный вдоль рабочей части звукопровода, с магнитом смещения, предназначенный для кинематической связи с обьектом перемещения, сосредоточенный элемент считывания с магнитом смещения, неподвижно закрепленный на звукаправоде между акустическим демпфером и распределенным элементом записи, дополнительно введены второй акустический демпфер, установленный íà другом конце звукопровода, второй сосредоточенный элемент считывания с магнитом смещения, закрепленный на эвукоправоде между распределенным элементом записи и вторым демпфером и соединенный встречна-последовательно с первым сосредоточенным элементом считывания.

На черте>ке приведена структурная схема магнитострикционнаго преобразователя перемещений, выполненная с неконтактным сьемом измерительной информации.

Магнитастрикционный преобразователь перемещений, содержит прямолинейный магнитострикционный звукапровад 1, два акустических демпфера 2 и ограничителя 3 перемещений, распределенный элемент 4 записи с подвижным магнитам 5 смещения, два сосредоточенных элемента

6, 7 считывания с магнитами 8 смещения.

Магнитострикционный звукопровад 1 установлен в акустические демпферы 2, вблизи которых неподвижна закреплены на звукапроводе 1 первый и второй сосредоточенные элементы б и 7 считывания с магнитами

8 смещения, включенные между собой встречно-последовательна. Между сосредоточенными элементами 6, 7 считывания на звукопроводе 1 непадви>кно закреплен распределенный элемент 4 записи с подвижным магнитом 5 смещения, который кинематически подключен к абьекту и ма>кет перемещаться между ограничителями 3 перемещений, установленные па краям распределенного элемента 4 записи.

Магнитострикционный преобразователь перемещений работает следу ощим образом.

При подаче токового сигнала записи

lx(t1) на выводы 9 распределенного элемента 4 записи под подвижным магнитам 5 смещения в среде магнитострикцианного

35 Поскольку влияния взаимоиндуктивнога эффекта (1), (2) электромагнитных помех

20 звукаправада 1 возбуждается продольная упругая волна Ux(t) вследствие магнитомеханическаго преобразования, которая начинает распространяться в обе стороны с фазавай скоростью VI-.р. В момент возбуждения на выводах сосредоточенных элементов

6, 7 считывания будут наведены сигналы помехи из-за взаимоиндуктивнога эффекта, если цепи записи и считывания преобразователя не экранированы или недостаточно экранированы, равные: епом,1(т.1) = М1 l(t1), (1) епом.2(t1) =- M2 lx(t1), (2) где М1= М2 — взаимоиндукция коаксиально расположенных сосредоточенных элеменTQEI 6, 7 C IéT IDания.

Упругие волны o1(t) l1 02(t), распространяясь по звукапроводу 1 в стороны первого и второго сосредоточенных элементов 6. 7 считывания достигают их и ими считываются вследствие магнитоупругага преобразования и через искомые интервалы времени

Т1 = !1/Чпр И Т2 = I2/Чар, (3) пропорциональные искомым расстояниям

11,!2 между подви>кным магнитом 5 смещения и сосредоточенными элементами 6, 7 считывания. На выводах первого и второго сосредоточенных элементов 6, 7 считывания наводятся аналоговые сигналы считывания

Ех. ф) = Епо » 1(t1) + Ех 1(Т1), (4) ех.2Ct) = еГ10л1.2(т1) + ex.2(T2), (5)

ГДЕ Ех 1, Ех.2 — ИНфОРМаЦИОННЫЕ СИГНаЛЫ СЧИтывания. могут вызывать значительные искажения формы информационных сигналов считывания (магнитострикционнай шкалы) и нарушать режим работы магнитострикцианного преобразователя перемещений, встречное включение первого и второго сосредоточенных элементов 6, 7 считывания (фиг. 1) позволяет значительно ослабить эти влияния

Эффективность взаимакампенсации определяется идентичностью электрических и геометрических параметров сосредоточенных элементов 6, 7 считывания, а именно

Лапа (1) =- ецио ..1{т1) — е .2(t1) О. (6)

В результате на выводах 10 сосредоточенных элементов 6, 7 считывания формируются неискаженные шумовой составляющей аналоговые сигналы считывания в моменты считывания (3)

4 Ех. 1() = ех 1{Т1), (7}

Д Ех®) = Ех,2{Т2), (8) которые далее усилива атся па напряжению

V<»(t) и преобразуются в прямоугольные видеоимпульсы считывания длительности

1758428

Составитель С.Демин

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор С.Лисина

Редактор А.Долинич

Заказ 2990 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 где т — задержка переключения порогового элемента, Vnop(t) — его пороговое напряжение переключения.

Таким образом, встречное включение сигнальных цепей считывания магнитострикционного преобразователя перемещений позволяет повысить помехоустойчивость преобразования перемещений в время-импульсные сигналы и одновременно упростить конструкцию за счет отказа от экранировки сигнальных цепей записи и считывания. Это значительно отличает магнитострикционный преобразователь перемещений от прототипа.

Формула изобретения

Магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий прямолинейный магнитострикционный, звукопровод, на одном конце которого установлен акустический демпфер, распределенный элемент записи, закрепленный вдоль рабочей части звукопровода, с магнитом смещения, пред5 назначенным для кинематической связи с объектом перемещения, сосредоточенный элемент считывания с магнитом смещения, неподвижно закрепленный на звукопроводе между акустическим демпфером и рас10 пределенным элементом записи, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразователя, он снабжен вторым акустическим демпфером. установленным на другом конце звукопро15 вода, вторым сосредоточенным элементом считывания с магнитом смещения, закрепленным на звукопроводе между распределенным элементом записи и вторым демпфером и соединенным встречно после20 довательно с первым сосредоточенным элементом считывания.