Дискретный магнитострикционный преобразователь перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B7/00 

оба канала соединены также с блоком 6 формирования импульсов записи. Измерение перемещений осуществляется поочередным возбуждением пьезоэлементами 3, 4 ультразвуковых волн в звукопроводе 1 и считыванием их магнитной головкой 10 через время задержки, пропорциональное измеряемому перемещению. Информация о перемещениях объекта записывается в виде двоичных кодов в регистрах 26, 4 каналов 7, 8 измерения перемещений по координатам X, Y. Блок 6 формирования импульсов записи формирует поочередные импульсы возбуждения в пьезоэлементах 3, 4 по приходу импульсов из устройства 5 считывания. з.п, ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для Г. I 1.1I. измерения и контроля перемещений, применяемым в системах автоматического управления и регулирования. Цель изобретения - повышение информативности и расширение области применения. Преобразователь содержит звукопровод, выполненный в виде квадратной плоской пластины 1 из магнитострикционного материала, записывающие элементы, выполненные в виде пьезоэлементов 3 и 4, магнитную головку 10 считывания, жестко связанную с объектом Контроля, устройство 5 считывания, связанные с ним блок 6 формирования импульсов записи, канал 7 измерения перемещений по координате X, канал 8 измерения перемещений по координате Y, причем 1П СЛ С о ю а 00 4 СЛ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения и контроля перемещений, применяемым в системах автоматического управления регулирования.

Цель изобретения - повышение информативности и расширение области применения.

На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 - конструкция магнитной головки; на фиг.З - схема практического применения преобразователя.

Преобразователь содержит звукопро- вод 1 из магнитострикционного материала, выполненный в виде квадратной пластины, демпферы 2 на двух соседних торцах пластины 1, пьезоэлементы 3, 4 на двух других соседних торцах пластины 1, блок 5 считывания, связанные с ним блоком 6 формирования импульсов записи, соединенный с пьезоэлементами 3, 4 блок измерения, выполненный в виде канала 7 измерения перемещений по координате X и канала 8 измерения перемещений по координате Y, причем оба канала соединены также с блоком 6, генератор 9 импульсов, магнитная головка 10 счит ывания, подключенная к входу блока 5 считывания, который выполнен в виде последовательно соединенных фоми- рователя 11 импульсов считывания, элемента ИЛИ 12, линии 13 задержки. Первый вход элемента ИЛИ 12 связан с выходом формирователя 11 импульсов считывания, второй вход - с кнопкой Запуск, блок 6 формирователя импульсов записи, состоящий из последовательно соединенных од- новибратора 14, линий 15, 16 задержки, D-триггера 17, включенного в качестве счетного триггера, тактовым входом подключенного к выходу одновибратора 14, элемента И 18, первым входом соединенного с выходом линии 15 задержки, а вторым - с выходом D-триггера 17, элемента НЕ 19, связанного также с выходом D-триггера 17, элемента И 20. первым входом подключенного к выходу линии 16 задержки, а вторым к выходу элемента НЕ 19, формирователей 21, 22 импульсов записи, соединенных соответственно с элементами И 18,20, выходами подключеных к пьезоэлементам 3,4.

Канал измерения перемещений по координате X выполнен в виде последовательно соединенных RS-триггера 23, элемента И 24, счетчика 25, регистра 26. Канал измерения перемещений по координате Y также

выполнен в виде последовательно соединенных RS-триггера 27, элемента И 28, счетчика 29, регистра 30, R-входы RS-триггеров 23, 27 связаны с выходом элемента ИЛИ 12, S-вход RS-триггера 23 и установочный вход

счетчика 25 - с выходом элемента И 18, S- вход RS-триггера 27 и установочный вход счетчика 29 - с выходом элемента И 20, тактовые входы регистров 26, 30 - с выходом линии 13 задержки, вторые входы элементов И 24, 28 соединены с выходом генератора 9 импульсов. Магнитная головка 10 (фиг. 2) состоит из стержня 31, корпуса 32 и обмотки 33.

Преобразователь работает следующим

образом.

При включении преобразователя на вход Запуск элемента ИЛИ 12 подается импульс тока из внешней цепи. При этом RS-триггеры 23, 27 переключаются в нулевое состояние. Одновибратор 14 вырабатывает импульс, который поступает на тактовый вход D-триггера 17 и одновременно задерживается в линии 15 задержки на время его срабатывания, D-триггер 17 из

начального нулевого состояния переключается в единичное. С его выхода высокий потенциал логической единицы подается одновременно на вход элемента НЕ 19 и элемента И 18, В этот же момент времени

на другой вход элемента И 18 и линию 16 задержки поступает импульс с линии 15 задержки. В последней он задерживается на время срабатывания элементов НЕ 19 и И 18, включенных параллельно. С выхода элемента И 18 импульс поступает одновременно на S-вход R-триггера 23, обнуляющий вход счетчика 25, и через формирователь 21

импульсов записи возбуждает ультразвуковую волну в звукопроводе 1 посредством пьезоэлемента 3, вследствие пьезоэффекта.

Элемент И 20 Не пропускает импульс, так как с выхода элемента НЕ 19 на один из его входов гюдан низкий потенциал логического нуля, следовательно, канал измерения перемещения по координате Y будет закрыт. При подаче импульса на S-вход RS- триггера 23 он переводится в единичное состояние, счетные импульсы с генератора 9 импульсов проходят через элемент И 24 и считаются в счетчике 25. Через время

V

ti тт , где X - кратчайшее расстояние между пьезоэлементом 3 и магнитной головкой 10; V - скорость звука в звукопроводе 1. Ультразвуковая волна доходит до магнитной головки 10, связанной с объектом перемещений, и вследствие обратного магнитострикционного эффекта, наводит в ней импульс ЭДС. Этот импульс через формирователь 11 импульсов считывания, элемент ИЛИ 12 поступает на вход линии 13 задержки и R-входы RS-триггеров 23, 27. RS-триггер 23 переводится в нулевое состояние, а RS-триггер 27 остается в прежнем нулевом состоянии. Элемент И 24 закрывается, а в счетчике 25 будет записан двоичный код количества счетных импульсов, соответствующий времени распространения ц ультразвуковой волны по звукопрово- ду 1 от момента ее возбуждения до момента приема, а следовательно, и перемещению объекта контроля по координате X. Линия 13 задержки задерживает прохождение импульса на время срабатывания RS-триггера 23, элемента И 24 и счетчика 25. Затем импульс с выхода линии 13 задержки поступает на вход одновибратора 14 и одновременно на тактовый вход регистра 26, который срабатывает по фронту импульса. Код из счетчика 25 переписывается в регистр 26.

Второй импульс с выхода одновибратора 14 переводит D-триггер 17 в нулевое состояние и задерживается одновременно в линии 15 задержки на время его срабатывания. Так как элемент И 18 при этом закрывается, то импульс с выхода линии 15 задержки проходит линию 16 задержки и поступает на вход элемента И 20, на втором входе которого находится также высокий потенциал, поступивший с выхода элемента НЕ 19. Элемент И 20 открывается, с его выхода импульс через формирователь 2 импульсов записи и пьезоэлемент 4 возбуждает ультразвуковую волну в звукопроводе 1. одновременно с этим обнуляет счетчик 29 и

переводит RS-триггер 27 в единичное состояние. Канал измерения перемещения по координате X в это время закрыт. Счетные импульсы с генератора 9 импульсов прохо- 5 дят через элемент И 28 и с жтываются в счетчике 29. Через время

«-$

где Y - кратчайшее расстояние между пье0 зоэлементом 4 и магнитной головкой 10, ультразвуковая волна доходит до магнитной головки 10 и наводит в ней импульс ЭДС. Этот импульс через формирователь 11 импульсов считывания оставляет RS-триггер

5 23 в прежнем состоянии, переводит RS- триггер 27 в нулевое состояние и одновременно поступает в линию 13 задержки. Элемент И 28 закрывается, в счетчике 29 будет записан двоичный код, соответству0 ющий времени t2 распространения ультразвуковой волны по звукопроводу 1, а следовательно, и перемещению объекта контроля по координате Y,

С выхода линии 13 задержки импульс

5 переписывает код счетчика 29 в регистр 30 и одновременно запускает одновибратор 9. Далее повторяется процесс измерения и преобразования объекта контроля по координате X.

0 Импульс на вход одновибратора 14 подается с выхода линии 13 задержки с той целью, чтобы обнуление счетчиков 25, 29 происходило не раньше записи кодов в регистры 26, 30. Преобразователь можно ис5 пользовать для контроля двухкоординатных. перемещений в диэлектрической жидкости, находящейся в сосуде, стенки которого выполнены их неферромагнитного материала. Для этого достаточно поместить в жидкость

0 магнитную головку, жестко связанную с объектом контроля, а под дном сосуда разместить плоскость преобразователя (фиг.З). Ультразвуковые волны возбуждаются и распространяются не в воздухе, а в плоскости

5 из магнитострикционного материала, что повышает помехоустойчивость преобразователя к высокочастотным шумовым помехам.

Предлагаемое устройство обеспечивает

0 независимость измерения перемещений от поворотов и вращения объекта контроля вокруг собственной оси, что обусловлено конструкцией магнитной головки. Формула изобретения

5 1. Дискретный магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий звукопровод из магнитострикционного материала, укрепленные на нем записывающие элементы и соединенный с ними блок формирования импульсов записи, считывающий элемент и соединенный с ним блок считывания, и блок измерения перемещений, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения информативности, звукопровод выполнен в виде квадратной пластины, записывающие элементы выполнены в виде пьеаопреобразователей и установлены на двух смежных ее сторонах, считывающий элемент выполнен в виде магнитной головки, установленной с возможностью перемещения относительно звукопровода, блок измерения перемещений выполнен в виде генератора импульсов и соединенных с ним двух идентичных каналов измерений перемещений по координатам X и Y, блок считывания выполнен в виде последовательно соединенных элемента ИЛИ и линии задержки, формирователя импульсов считывания, входом соединенного со считывающей магнитной головкой, а выходом - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с кнопкой Запуск, блок формирования импульсов записи выполнен в виде последовательно соединенных одно- вибратора, первой и второй линии задержки D-триггера, С-вход которого соединен с выходом одновибратора, D-вход - с его инверсным выходом, первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки, второй вход - с приемным входом D-триггера, последовательно соединенными элементом НЕ и вторым элементом И, вход элемента НЕ соединен с приемным входом D-триггера, второй вход

Л

Фм.г

Редактор А.Мотыль

Составитель И.Юрьева Техред М.Моргентал

второго элемента И соединен с выходом второй линии задержки, первым формирователем импульсов записи, вход которого соединен с выходом первого элемента И, а

выход - с первым пьезоэлементом, вторым формирователем импульсов записи, вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход - с вторым пьезоэлементом а вход одновибратора соединен с выходом

линии задержки блока считывания, каждый канал измерения перемещения выполнен в виде последовательно соединенных RS- триггера, элемента И, счетчика и регистра памяти, установленные входы триггеров

объединены и соединены с выходом генератора импульсов, тактовые входы регистров памяти соединены с выходом линии задержки блока считывания, установочный вход счетчика канала измерения по координате

X объединен с информационным входом RS-триггера того же канала и соединен с выходом первого элемента и блока формирования импульсов записи, установочный вход счетчика канала измерения перемещения по координате Y объединен с информационным входом триггера того же канала и соединен с выходом второго элемента и блока формирования импульсов записи, а выходы регистров памяти являются выходами

каждого канала измерения.

Фш. з

Корректор М.Шароши

W

1