Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений

 

Союз Соввт сии н

Соцналнстмчвсилх

Рвелублми

ЬПИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

М А8ТОРСКО МУ СВИДЕТИЗЬСТВУ

< 371347 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.01,80 (21) 2872942/18 — 10 с присоединением заявки .рл (23) Приоритет (511Н. Кл.

Н 04 и 15/00

1внударетаннмй квинтет

CCCP нв аннан нэебрвтеннй и аткрытнй

Опубликовано 07.10.81. Бкьялетель М 37

Дата опубликования описания 07.10.81 (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. А. Артемьев н А. И. Надеев

) ь -:

i х

Астраханский технический институт рыбной промьицлащОстн — - f и хозяйства (71) Заявитель (54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к технической акус- тике H может использоваться в системах автоматического управления, регулирования и контроля.

Известны магнитострнкционные цифровые датчики перемещений, содержащие звукопровод, катушки записи и считывания, демпферы и маг- питы смещений, формирователь записи и усилитель-формирователь считывания, RS-триггер, схему совпадения, опорный генератор и счетчик импульсов 113.

Однако точность и разрешающая способность 0 таких датчиков ограничивается нестабильностью скорости распространения ультразвуковой волны в звукопроводе.

Известен магнитострикцнонный преобраэова15 тель линейных перемещений, содержащии 9вукопровод рабочего канала с катушками записи и считывания, звукопровод опорного канала с жестко закрепленными катушками записи и считывания, постоянный магнит смешения, 20 охватывающий оба эвукопровода, формирователи импульсов записи рабочего и опорного каналов и усилители-формирователи считывания рабочего н опорного. каналов, подключенные

2 к соответствующим катушкам, RS-триггер к

;S-входу которого подключены запускающие входы формирователеи импульсов записи, а к

R-входу —. выход усилителя-формирователя считывания рабочего канала, выход усилителяформирователя опорного канала через ключ связан со вторым входом формирователя импульсов записи опорного канала и первым вхо. дом схемы совпадения-, ко второму входу которой подсоединен .выход RS-триггера, к выходу схемы совпадения подключен счетчик импульсов, причем концы эвукопроводов помес шены в общие демпферы 121.

Недостаток известного устройства состоит в низкой разрешающей способности.

11елью изобретения является повышение разрешающей способности

Поставленная цель достигается тем, что на звукопроводе опорного канала дополнительно установлена на расстоянии меньшем опорного, ноннусные катунпси записи и считывания отделенные от опорной пары катушек дополнительным демпфером, лополиительно введены соединенные между собой формирователь импульсов

871347 записи, ключ, усилитель-формирователь считывания нониусного канала, а также схема совпадения, элемент ИЛИ, RS-триггер и нониусный счетчик импульсов, при этом второй выход усилителя-формирователя рабочего канала соединен с запускающим входом формирователя импульсов записи ноннусного канала и с S-входом нониусного триггера, один выход которого соединен с управляющим входом ключа нониусного канал;, а другой выход — с первым 10 входом элемента ИДИ, со вторым входом которого соединен второй выход триггера опорного канала, второй выход нониусного и третий выход опорного ключей подключены ко входам дополнительной схемы совпадений, выход которой соединен с R-входом нониуспого триггера, а третий выход нониусного ключа подключен к ноннусному счетчику импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы

20 его работы.

На звукопроводе 1 рабочего канала располо. жена пара рабочих катушек: записи 2 и считывания 3. На звукопроводе 4 опорного канала расположены опорная пара катушек . записи 5 и считывания 6, н нониусная пара катушек: записи 7 и считывания 8. Концы звукопроводов помещены в демпферы 9, нониусный и опорный канальr разделены дополнительным демпфером

10. Эвукопровод в зонах катушек считывания подмагничивается постоянными магнитами 11.

Электронная часть преобразователя содержит формирователи импульсов записи рабочего 12, опорного 13 и нониусного 14 каналов, усилители-формирователи считывания рабочего 15, .опорного 16 и нониусного 17 каналов, ключи 35 опорного 18 и ноннусного 19 каналов, триггеры опорного 20 и нониусного 21 каналов, схемы совпадения 22 и 23, элемент ИЛИ 24, счетчики импульсов опорного 25 н нониусного

26 каналов. 40

Устройство работает следующим образом.

По команде Старт формирователи записи 12 и 13 подают в катушки записи 2 и 5 импульсы тока, которые возбуждают на соответствующих участках звукопроводов упругую волну, рас- 45 пространяющуюся по звукопроводам со скоростью V. Одновременно триггер 20 устанавливается в единичное состояние и через элемент 24

ИЛИ открывает ключ 18 и схему совпадения 22.

Волна, распространяющаяся ло эвукопроводу 50

4 через время Т = х /Ч, где х, — опорное расстояние, достигает катушки 6 считывания, наводит в ней импульс ЭДС, который после соответствующего усиления и формирования через открытый ключ 18 вновь поступает на вход формирователя 13.

Таким образом, в опорном канале датчика начинают циркулировать импульс с частотой

f = Ч/ (о, которые через схему совпадения 22 заполняют опорный счетчик 25.

Волна, распространяющаяся по звукопроводу

1 через время Ф =х/Ч, где х — измеряемое перемещение, достигает катушки 3 считывания рабочего канала и усилительформирователь 15 формирует импульс "Стоп". Импульс "Стоп" устанавливает триггер 20 в нулевое состояние, схема совпадения 22 закрывается и в опорном счетчике оказывается записанным число и =1 4 = —.==х

Ч х 4 о о Х Хо / Х„ определяющее преобразуемое перемещение х с разрешающей способностью, равной длине опорного канала х„.

Дополнительная оценка интервала времени

Ь t (см. Am. 2) осуществляется нониусным каналом. Импульс "Стоп" запускает формирователь 14 записи нониусного канала и устанавливает триггер 21 в единичное состояние, который открывает ключ 19 в нониусном канале и через элемент 24 ИЛИ оставляет открытым ключ 18 опорного канала.

В нониусном канале начинают циркулировать импульсы с частотой f = М/хи намного большей чем, (х„„< х ). Одновременно на схему совпадения 23 продолжают поступать импульсы с частотой f u f

В момент совпадения импульсов f и fq схема совпадения 23 выдает импульс, устанавливавший триггер 21 в нулевое состояние.

Триггер 21 закрывает ключ 19 и через схему совпадения 24-ключ 18. Цикл преобразования завершается.

Результат преобразования определяется по совокупности показаний основного и нониусного счетчиков:

>=X()(N 4 8 Ú„>, где х — опорное расстояние;

N — число импульсов, зафиксированное опорным счетчиком; и „вЂ” число импульсов, зафиксированное нониусным счетчиком;

h — основание системы счисления; с1. — число разрядов цифрового эквивалента преобразуемого перемещения, оцениваемых методом нониуса.

В десятичной системе счисления, нри выполнении условия х = 0,9 х, разрешающая способ ность устройства повышается в 10 раз.

Преобразователь обеспечивает значительное повышение разрешающей способности нрактически беэ потери быстродействия.

Кроме того, выходная величина преобразователя не зависит ни от скорости распространения ультразвука в звукопроводе, ни от частоты опорного и нониусного генераторов, что обеспечивает высокие метрологические харак5 87134 ацйи н нестрогом1 электронных узлов. простоте реализ стабильности стики пря ванин к терн требо формула изобретения

Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений, содержащий звукопровод рабочего канала с катушками записи и считывания, звукопровод опорного канала с жестко п закрепленными катушками записи и считывания, постоянный магнит смещения, охватывающий оба звукопровода, формирователи импульсов записи рабочего и опорного каналов и ycuBHTeJl3f" Формирователи считывания рабочего и опорного каналов, подключенные к соответствующим катушкам, RS-триггер, к S-входу которого подключены запускающие входы формирователей импульсов записи, а к R-входу — выход усилителя-формирователя считывания рабочего канала, выход усилителя-формирователя считывания опорного канала через ключ связан со вторым входом Формирователя импульсов записи опорного канала и первым входом схемы совпадения, ко второму входу которой подсоединен выход RS-триггера, к выходу схемы совпадения подключен счетчик импульсов, причем концы эвукопроводов помещены в общие демпферы, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей

30 способности, на звукопроводе опорного канала дополнительно установлена на расстоянии, меньшем опорного, ноняусные катушки запжя я считывания, отделенные от опорной пары кету шек дополнительным демпфером, дополнительно введены соединенные между собой формирователь импульсов зацяся, ключ, усилитель формирователь считывания ноняусного канала, а также схема совпадения, элемент ИЛИ, RS-трип ер и ноннусный счетчик импульсов, яри этом второй выход усилителф-формирователя рабочего канала соединен с запускающим входом формирователя импульсов записи нониусного канала и с

S-входом нониусного тряттера, один выход которого соединен с управляющим входом ключа нониусного канала, а другой выход — с первым входом элемента ИЛИ, со вторым входом которого соединея второй выход триггера опорного канала, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом ключа опорного канала, второй выход нониусного и третий выход опорного ключей подключены ко входам дополнительной схемы совпадений, выход которой соединен с R-входом нониусного триггера, а третий, выход нониусного ключа подключен к ноняусному счетчику импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертяэе

1. Автоматизация производственных процессов. Известия ВУЗов Министерства рыбного хозяйства СССР, вып. 1, г. Астрахань, 1969, с. 157 — 162.

2. Авторское свидетельство СССР N 634494, кл. Н 04 R 17/00, 1976 (прототип) 871347

Составитель В. Валуев

Техред М.Рейвес Корректор H. Швыдкая

Редактор Н. Коляда

Заказ 8487/30 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4