Способ измерения перемещений и устройство для его реализации Советский патент 1986 года по МПК G01B17/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем изменения частоты возбуждаемой ультразвуковой волны для создания постоянной скорости распространения последней.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ измерения перемещений.

Устройство содержит магнитострик- ционный преобразователь 1, состоящий из звукопровода 2, катушки 3 возбуждения и двух катушек А и 5 приема с неподвижными и подвижными магнитами 6, 7 и 8, генаратор 9, соединенный с катушкой 3 возбуждения, опорный канал 10, соединенный с катушкой 4 приема с неподвижным магнитом 7, рабочий канал 11, соединенный с катушкой 5 приема с подвижным магнитом 8, генератор 9 выполненньп управляемым, опорньй канал 10, выполненный в виде последовательно соединенных первого управляемого фильтра 12, соединенного с катушкой 4 приема с неподвижным магнитом 7, первого усилителя-формирователя 13, блока 14 вычитания и преобразователя 15 время-напряжение, соединенного с входом генератора 9, и вторым входом первого управляемого фильтра 12, и генератора 16 образцовых временных интервалов, соединенного с вторым входом блока 14 вычитания, а второй выход генератора 9 соединен с управляющими входами генератора 16 образцовых временных интервалов, блока 14 вычитания и преобразователя 15 время- напряжение, рабочий канал 11, выполненный в виде последовательно соединенных второго управляемого фильтра 17, соединенного с катушкой 5 приема с подвижньм магнитом 8, второго усилителя-формирователя 18 и измерителя 19 временных интервалов,управляющий вход которого соединен с вторым выходом генератора 9, а второй вход второго управляемого фильтра 17 соединен с выходом преобразователя 15 время-напряжение.

Устройство, реализующее Ьпособ измерения перемещений, работает следующим образом.

Генератор 9 периодически возбуждает с помощью катушки 3 возбуждения пакет продольных ультразвуковых волн

67

рследствие прямо о магнитострикцион- пого Э()фекта в чиукопроводе 2. В катушках 4 и 5 приема наводятся импульсы напряжения счет обратного маг- ннтпстрикционного Т1}к}1екта. В рабочем

канале 11 время i , прошедшее

между моментом возбуждения катушки 3 возбуждения и приемом ультразвукового импульса катушкой 5 приема, зависит от положения X подвтг/сного магнита 8 и скорости звука в звукопро- воде 2. Скорость звука V в материале звукопровода 2 известным образом за- висит от температуры звукопровода 2 а,следовательно, и температуры окружающей среды. В опорном канале 10

время задержки

{ °

между моментом

излучения ультразвукового импульсй катушкой 3 и моментом приема этой волны катушкой 4 зависит только от скорости звука V , так как неподвижный магнит 7 и катутака 4 установлены на фиксированном расстоянии а от катушки 3.

Таким образом, время to определяется только скоростью звука V и несущей частотой t импульсных сигналов,

причем период несущей частоты { выбирается в 10-15 раз меньше длительности самого импульса для достижения достаточно узкого спектра излучаемых ультразвуковых волн. Период повторения импульсов генератора 9 выбирается больше времени/ /V.

При воздействии дестабилизирующих факторов время задержки в опорном канале 10 изменяется. Изменением несушей частоты f излучаемого сигнала изменяют скорость продольных волн V(f) и поддерживают { const. В устройстве изменение несущей частоты импульсов осуществляется при помощи генератора 9, управляемого напряжением с преобразователя 15 время-напряжение. Первый и второй управляемые фильтры I2 и 17 также управляются этим напряжением, которое изменяет

их резонансную частоту настройки одновременно с изменением несущей частоты генератора 9.

Наводимые в катушке 4 опорного канала импульсы напряжения подаются

через первый управляемый фильтр 12 на первый усилитель-формирователь 13 и далее на вход блока 14 вычитания, на другой вход которого поступают

импульсы с генератора If) образцовых временных интервалов. Выходной сигнал с блока 14 вычитания поступает на преобразователь 15 время-напряжение, напряжение которого управляет несущей частотой f генератора 9, а также частотой настройки фильтров 2 и 17. Импульсы, наводимые в катушке 5, через управляемый фильтр 17 поступают на усилитель-фо мирователь 18 и далее на измеритель 19 временных интервалов для регистрации времени задержки гт , пропорционального перемещению магнита 8 (V const, если t %поддерживается постоянным).

Формула изобретения

1. Способ измерения перемещений, заключаюсцийся в том, что возбуждают в звукопроводе магнитострикционного преобразователя катушкой возбуждения с постоянным магнитом ультразвуковые колебания и принимают их катушками приема с неподвижным и подвижным магнитами, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний от ка тушки возбуждения до катушки приема с постоянным магнитом, сравнивают последнее с образцовым временным интервалом, изменяют частоту ультразвуковых колебаний катушки возбуждения до момента совпадения сравниваемых временных интервалов и измеряют время распространения ультразвукового импульса от катушки возбуждения до катушки приема с подвижным магнитом, по которому определяют искомый параметр.

52f ft74

2. Устройство Д.ПЯ измерения перемещений, содержащее магнитострикци- онньп преобразователь, состоящий из звукопровода, катушки возбуткдения и 5 двух катушек приема с нб подвижным и подвижным магнитами, генератор, соединенный с катушкой возбуждения, onopHbrfi канал, соединенный с катушкой приема с неподвижным магнитом, рабочий канал, соединенный с катушкой приема с подвижным магнитом, отличающееся тем, что, с целью повьщ ения точности, генератор выполнен управляемым, опорный кангш состоит из последовател1 но соединенных первого управляемого фильтра, подключенного к катушке приема с неподвюкным магнитом, первого усилителя-формирователя, блока вычитания и преобразователя время-напряже10

t5

20

5

0

5

0

ние, соединенного с входом управляемого генератора и вторым входом первого управляемого фильтра, и генератора образцовых временных интервалов, соединенного с вторым входом блока вычитания, второй выход управляемого генератора соединен с управляющими входами генератора образцовых временных интервалов, блока вычитания и преобразователя время-напряжение, рабочий канал выполнен в виде последовательно соединенных второго управляемого фильтра, соединенного с катушкой приема с подвижным магнитом, второго усилителя-формирователя и измерителя временных интер- ,валов, управляющий вход которого соединен с вторым выходом управляемого генератора, а второй вход второго управляемого фильтра соединен с выходом преобразователя время-напряжение .

Составитель Г. Рыжакова Редактор М. Вланар Техред М.Ходанич Корректор М. Пожо

Заказ 4615/43 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий Н3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. А/5

Произволственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул.Проектная,4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений. Целью изобретения является повьше- иие точности измерений путем изменения частоты возбуждаемой ультразвуковой волны для- создания постоянной скорости распространения последней. В устройстве, реализующем способ измерения перемещений, генератор периодически возбуждает ультразвуковые волны с помощью катушки возбуждения в звукопроводе. В катушках приема с подвижным и неподвижным магнитами наводятся импульсы напряжения. При воздействии дестабилизирующих факторов время задержки в опорном канале изменяется. Изменение несущей частоты излучаемого сигнала изменяет скорость V ультразвуковых волн и поддерживает время распространения ультразвука в опорном канале o/V, где а - расстоя.;ие от катушки возбуждения с постоянным магнитом до катушки приема с постоянным магнитом, V - скорость распространения ультразвука в звукопроводе, постоянным. Изменение несущей частоты осуществляется при помощи генератора, управляемого нагфяжет1ем Uypp с преобразователя время-напряжение, на вход которого подается сигнал с блока вычитания. Блок вычитания сравнивает сигналы с генератора образцовых временных интервалов и первого усилителя-формирователя. Импульсы, наводимые в катущке приема с подвижным магнитом, через второй управляемый фильтр и второй усилитель-формирователь поступают на измеритель временных интервалов, который регистрирует время задержки t, X/U, где - расстояние от катушки возбуждения с постоянным магнитом до катушки приема с подвижным магнитом, пропорциональное измеряемому перемещению. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. i (Л ьо 1 а: 1