Магнитострикционный преобразователь перемещений Советский патент 1991 года по МПК H03M1/30 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования информации о линейных и угловых перемещениях в аналоговую и цифровую форму.

Цель изобретения - повышение точности, упрощение преобразователя и расширение области, его применения.

На фиг.1 приведена структурная схема магнитострикционного преобразователя перемещений; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу преобразователя.

Магнитострикционный преобразователь перемещений содержит волновод 1 из магнитострикционного материала, отражающие поверхности 2, электроакустический преобразователь 3, формирователь 4 импульсов, усилитель 5 записи, усилитель 6 считывания, одно вибратор 7 компараторов, одновибра- тор 9, преобразователь 10 временных интервалов, который выполнен в виде формирователя И импульсов, интегратора 12, компаратора 13, и фильтр 14 нижних частот.

Магнитострикционный преобразователь перемещений работает следующим образом.

При включении устройства акустические импульсы в волноводе 1 отсутствуют, вследствие чего импульсы считывания также отсутствуют и на нулевой установочный R-вход одновибра- тора 9 импульсы с выхода компаратора 8 не поступают. В этом случае одно вибратор 9 вырабатывает импульсы

U0 (фиг,2), имеющие наибольшую длительность C06cr, указанную на диаграмме Uq пунктирной линией. Значение длительности Т9 С05(ГГЬ определяется исключительно параметрами RC-цепи одновибратора 9 и выбирается большим, чем максимальное значение времени распространения акустического импульса по волноводу 1. Из этих импульсов формирователь 11 входного интегрирующего сигнала Формирует входной ток для интегратора 12, на выходе которого напряжение U°a (фиг.2) линейно нарастает за время ТдСОБОТВсуществования импульса Ug и линейно спадает до нулевого уровня за время к Tg ,где коэффициент К показывает отношение величины тока заряда l|4 к току разря- да , и задается параметрами преобразователя 10 временных интервалов

0

5

0

5

0

5

0

5 Q 5

(фиг.1). Компаратор 13 фиксирует моменты достижения напряжением U (фиг.2) нулевого уровня, а импульсы U,с выхода компаратора 13 производят повторный запуск одновибратора 9 (фиг,1) и через формирователь 4 и усилитель 5 записи повторное возбуждение акустического импульса в волноводе 1. Наличие на выходах устройства значений и 2тждхи Т(Эта1((совств)(фиг.2) свидетельствует об отсутствии считанного акустического импульса U6, что происходит в случае неисправности либо при расположении электроакустического преобразователя 3 (фиг.1) в нерабочей зоне волновода 1, т.е. за пределами допустимой зоны преобразования входных угловых перемещений В нормальном режиме в допустимой зоне входных пере- мещений уСфд магнитострикционный преобразователь перемещений работает следующим образом. Под воздействием импульса Uq. (Фиг.2) возбуждается электрический импульс записи Uj, преобразуемый посредством электроакустического преобразователя 3 Гфиг.1) в акустический импульс, распространяющийся в волноводе 1 с постоянной скоростью от точки возбуждения в противоположных направлениях к торцовым поверхностям 2 волновода 1, от которых происходит отражение. Отраженные акустические импульсы возвращаются обратно в точку возбуждения через время

v§-24 «t-{f

С - скорость распространения акустического импульса по волноводу 1; R - радиус волновода 1; tp - входное угловое перемещение (отсчитываемое между торцом волновода 1 и электроакустическим преобразователем 3). В этой же точке посредством обратного электроакустического преобразования тем же преобразователем 3 производится считывание задержанного электрического импульса U6 (Фиг.2), причем момент фиксации импульса Ug производится по значению Unfl0 компаратором 8

2(), где

(фиг.l).

В напряжении

U,

jg на выходе усилителя 6 считывания наряду, со считываемым, задержанным в волноводе 1

мя

и

«

волноводе 1 на вреa V -зЛоЛ чЛ k

М J t i Jt 2

импульсом в начале каждого цикла также присутствует и импульс-помеха большой амплитуды, представляющий собой импульс записи и затухающий .процесс

516

от воздействия последнего в обмотке электроакустического преобразователя 3 длительностью 2,5-4 мкс. Во избежание срабатывания компаратора 8 от помехи на время ее действия производится запирание компаратора 8 путем подачи на его стробируюший вход сигнала запрета с инверсного выхода одновибратора 7, который запускается импульсами И с выхода преобразователя 10; при этом длительность вырабатываемых одновибратором 7 импульсов U устанавливается несколько большей, чем длительность помехи от импульса записи (т.е. 4,5-5 мкс).

Первый из серии зафиксированных считанных импульсов UQ (Лиг.2), задержанный на время ч,, - 2 СР, постуо

пает на установочный вход одновибратора 9 (фиг,1) и производит срыв его собственных импульсов, показанных пунктиром на диаграмме UQ (фиг.2). Моменты срыва, показанного стрелками Ч между диаграммами Ug и Un, определяют длительность Та импульсов U, линейно зависящую от входного углового перемещения (0, Эту же длительность имеют импульсы 1„ зарядного тока, являющиеся входным сигналом для интегратора 12 (фиг.1), и в это время Ј (Ц()3 на выходе интегратора 12 происходит линейное нарастание напряжения (фиг.2), После окончания импульса U а происходит разряд в К раз меньшим током UK и линейно спадающее напряжение U на выхо де интегратора 12 (фиг.1) достигает нулевого уровня, фиксируемого компаратором 13, через время (К+1) Т9() после момента запуска. С выхода компаратора 13 импульсы (фиг.2) поступают на пов- ,торное возбуждение акустического импульса в волноводе 1 (фиг.1) через формирователь 4 и усилитель 5 записи, а также на повторный запуск одновибра торов 7 и 9 (поясняемый стрелками между диаграммами U и UQ на фиг. 2). Различная величина длительности Т( в левой и правой частях диаграмм (фиг.2) иллюстрирует работу магнито- стрикционного преобразователя перемещений на примере двух различных значений входного перемещения Cfx Период повторения импульсов U поступающих на выход преобразователя, является информационным параметром, линейно зависит от входного перемещения

06

и легко представляется в цифровом виде, а постоянная составляющая напряжения Uvi,снимаемого с выхода интегратора 12 /Аиг.1), выделяемая посредством Аильтра 14 нижних частот на выходе по напряжению, также линейно зависит от входного перемещения Ср и удобна для аналогового представления результата преобразования.

Формула изобретения

1.Магнитострикционный преобразова- тель перемещений, содержащий волновод,

выполненный из магнитострикционного материала, электроакустический преоб- разователь, установленный против волновода, который соединен с входом

усилителя считывания, выход которого соединен с первым аналоговым входом компаратора, усилитель записи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него введены два одно- вибратора, Форч1ирователь импульсов, преобразователь временных интервалов и отражающие поверхности, которые расположены на торцах волновода, выход

формирователя импульсов соединен с

входом усилителя записи, выход которого подключен к электроакустическому преобразователю, второй аналоговый вход компаратора соединен с шиной

опорного напряжения, а выход - с установочным входом первого одновибра- тора, выход которого соединен с входом преобразователя временных интервалов, выход которого является импульсным выходом преобразователя и соединен с входом формирователя импульсов, входом запуска первого одновибратора и входом запуска второго одно- виЬратора, выход которого соединен

со етробирующим входом компаратора.

2.Преобразователь по п. отличающий ся тем, что преобразователь временных интервалов выполнен в виде формирователя импульсов, интегратора и компаратора, вход формирователя импульсов является входом преобразователя, а выход соединен с входом интегратора, выход которого

соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход является выходом преобразователя временных интервалов

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, в него введен фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом интегратора преобТатах (coScmB)

6194008

разователя временных интервалов, а выход фильтра нижних частот является аналоговым выходом магнитострикционного преобразователя перемеще- S

J НИИ,

Циклы начального пуска или работы без сигнала считыванияUg

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования информации о линейных и угловых перемещениях в аналоговую и цифровую формы. Целью изобретения является повыше ние точности, упрощение преобраз вателя и расширение области его применения. Для этого Е магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий волновод 1 из магнитострикцион- ного материала, отражающие поверхности 2, электроакустический преобразователь 3, сЬормирователь 4 импульсов, усилитель 5 записи, усилитель 6 считывания и компаратор 8, введены одно- вибраторы 7 и 9 и преобразователь временных интервалов. Поставленная цель достигается за счет того, что применяется одич электроакустический преобразователь 3, а также за счет снижения погрешности, вызванной воздействием многократно отраженных акустических импульсов в волноводе 1 и формирования на выходе информации как в цифровом, так и в аналоговом виде. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л & & 4