Магнитострикционный преобразователь перемещения в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/50 

130

раллельными участками волновода 1 размещены жестко соединенные между собой постоянные магниты 6, 7, изменение зазора между каждым из которых и соответствующим участком волновода 1 обеспечивает различные знаки напря- женностей магнитного поля подмагничи- вания и равенство их абсолютных значений. Импульс опроса с генератора 8 опроса поступает в обмотку 3, в намагниченном магнитострикционном волноводе 1 возникает ультразвуковой импульс, который распространяется по

1

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механические перемещения в цифровой код.

Цель изобретения - повышение точности магнитострикционного преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 изображена схема преобразователя j на фиг, 2 - графики распределения напряженности магнитного поля подмагничивания вдоль магнитострикционного волновода.

Магнитострикционный преобразова- тель перемещения в код содержит маг- нитострикционный волновод 1 и-образ- ной формы, демпфер 2, сосредоточенну обмотку 3 возбуждения, распределенные обмотки 4 и 5 считывания, постоянные магниты 6 и 7, жестко связанные между собой, генератор 8 опроса, управляемые усилители 9 и 10 переменного тока, выполненные с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, источник 11 постоянного тока, развязывающий элемент, выполненный на дросселе 12, вычитатель 13, и преобразователь 14 временного интервала в код.

Преобразователь работает следующи образом,

В сосредоточенную обмотку 3 возбуждения подается импульс тока с генератора 8 опроса. Одновременно сигнал генератора 8 опроса подается на первый вход преобразователя 14 временных интервалов в код. Волновод 1 находится в магнитрнасьщенном состоя13

параллельным участкам волновода 1 до места нахождения постоянных магнитов 6, 7. При прохождении импульса под постоянными магнитами 6, 7 в каждой из распределенных обмоток 4, 5 возникает импульс, поступающий на соответствующий усилитель 9, 10 переменного тока. На выходе вычитателя 13 формируется импульс удвоенной амплитуды, прекращающий работу преобразователя 14 временного интервала в код которьй был запущен импульсом генератора 8 опроса. 2 ил.

5

0

5

0

5

НИИ, обеспечиваемом путем подачи тока в распределенные обмотки 4 и 5 от источников 11 постоянного тока. Работа волновода 1 в режиме магнитного насыщения характерна тем, что воздействие ударов и вибраций практически не влияет на точность работы, так как уменьшается влияние акустических помех. Это означает, что в распределенных обмотках 4 и 5 значительно уменьшается ЭДС при воздействии ударов и вибрации на всех участках волновода, где он находится в режиме магнитного насыщения.

ЭДС в распределенных обмотках 4 и 5 наводится при некоторых значениях напряженности Н магнитного поля под- .магничивания, а максимальное значение этой ЭДС устанавливается при некоторых оптимальных значениях напряженности НОРТ и (фиг, 2) подмаг- ничиваний, которые достигаются на участках i, 1+1 длины t параллельных участков волновода 1, расположенных в зонах постоянных магнитов 6 и 7. При этом (фиг. 2), например, напря- женность Нррт магнитного поля на участке i псшожительна, а Нд на участке i+1 отрицательна вследствие размагничивающего действия поля постоянных магнитов 6 и 7, что может быть реализовано путем задания разных воздушных зазоров rf и $ между постоянными магнитами 6 и 7 и волноводом 1, Кроме того, увеличивается точность преобразователя за счет уменьшения температурной нестабиль313093

ности вследствие меньшего изменения

модуля Юнга Е, а следовательно, и скорости звука V в волноводе 1 от температуры, которые связаны следующим отношением

где V - скорость звука в волноводе 1-, Е - модуль Юнга материала волно-

вода 1i

р - плотность материала волновода 1.

Ультразвуковая волна, возникающая в волноводе 1, вследствие прямого магнитострикционного эффекта, распространяясь по волноводу 1 в обе стороны от обмотки 3, достигает участков i, i+1, находящихся в зоне постоянных магнитов 6 и 7, наводит в распреде- ленных обмотках 4 и 5 ЭДС вследствие обратного магнитострикционного эффекта.

Распределение напряженности магнитного поля в каждой из соответст- вующих половин волновода 1 имеет вид, показанный на фиг. 2. Вследствие этого выходной сигнал е в распределенной обмотке 4 находится по формуле

чн

где ju - магнитная проницаемость вакуума (1,26x10 Гн/м); S - поперечное сечение волновода 1 ;

Hgf, - напряженность магнитного поля на участке волновода 1; и - относительная магнитная проницаемость материала волно- вода 1.

Выходной сигнал е в распределенной обмотке 5 определяется по формуле

- CU

ej - - ЛдЬНр -JY

где H|,J - напряженность магнитного поля на участке i+1 волновода, причем |Нр„(

I Н опт I

Сигналы е и е с распределенных обмоток 4 и 5 поступают на входы управляемых усилителей 9 и 10 переменного тока о В момент появления импульсов на выходе генератора 8 опроса усилители 9 и 10 запираются путем уменьшения коэффициентов усиления (ko) до уровня, близкого к нулю, воздействием на их управляющие входы.

134

Дроссель 12 служит для исключения шунтирования входов усилителей 9 и 10 источником 11 постоянного тока. С выходов усилителей 9 и 10 сигналы е k( е поступают на входы вычитателя 13. На выходе вычи- тателя 13 появляется сигнал е, определяемый при 1Н(,пт 1 Нопг/ по формуле

k..(e, - е-) -2k.ftoSH

oiM опт t

5

°

5

Q

5

0

5

где k,, - коэффициент усиления усилителей 9 и 10.

С приходом сигнала е с вычитателя 13 на преобразователь 14 временного интервала в код процесс преобразования заканчивается. На выходе последнего устанавливается код, однозначно связанный с перемещением постоянных магнитов 6 и 7.

Формула изобретения

Магнитострикционный преобразователь перемещения в код, содержащий Магнитострикционный волновод U-об- разной формы, концы которого соединены с демпфером, первый постоянный магнит, соединенный с объектом перемещения и размещенный между параллельными участками магнитострикционного волновода и-образной формы, две распределенные обмотки, размещенные на параллельных участках магнитострикционного волновода и-образной формы вдать всей длины перемещения первого постоянного магнита, генератор опроса, первый управляемый усилитель переменного тока, к информационному входу которого подключен первый вывод первой распределенной обмотки, второй вывод которой соединен с общей шиной, управляющий вход первого управляемого усилителя переменного тока соединен с выходом генератора опроса, который соединен с первым входом преобразователя временного интервала в код, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования, в него введены второй, управляемый усилитель переменного тока, вычитатель, источник постоянного тока, развязывающий элемент, второй постоянный магнит и сосредоточенная обмотка, которая расположена посередине магнитострикционного волновода и-образной формы.

51

первый вывод сосредоточенной обмотки соединен с выходом генератора опроса, который соединен с управляющим входом второго управляемого усилителя переменного тока, второй постоянный магнит жестко соединен с первым постоянным магнитом, источник постоянного тока подключен через развязывающий элемент к первым выводам первой и второй распределенных обмоток, первый вывод второй распреРедактор Н.Рогулич

Составитель Е.Бударина

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

1804/56

Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-попиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

093136

деленной обмотки соединен с информационным входом второго управляемого усилителя переменного тока, а второй - с общей шиной, которая соеди- 5 нена с вторым выводом сосредоточенной обмотки, выходы первого и второго управляемых усилителей переменно- го тока соединены с входами вычитате- ля, выход которого соединен с вторым fO входом преобразователя временного интервала в код.

фиг i

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам. преобразующим механические перемещения в цифровой код. Цепь изобретения - повышение точности магнитост- рикционного преобразователя перемещения в код - достигается тем, что сосредоточенная обмотка 3 (возбуждения) размещена посередине магнито- стрикционного волновода 1 Ь-образной формы, на параллельных участках которого размещены распределенные обмотки 4, 5, запитанные через развязьтаю- щий элемент, вьшолненный на дросселе 12, постоянным током от источника 11 постоянного тока. На концах волновода 1 установлен демпфер 2. Между па/ / Нг S Н2 7- ж llv-г 2 Т/гЩЬ; rrrfr-f f Г Г Г V S (Л Ш2Х S Н2 2 Г Г Г V 2 00 о со оэ оо puz.J