Магнитострикционный преобразователь перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B17/00 

Изобре тение относится к области вычислительной техники и автоматике.

Известно устройство ультразвукового преобразователя, содержащее волновод, катушку передающую, две катушки приемные, компараторы, логические и аналоговые формирователи 1.

Наиболее близким к изобретению является магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий магнитострикционный звукопровод с демпферами на концах, последовательно сое- диненные генератор импульсов и передающую катушку, неподвижно установленную на звукопроводе, приемную катушку с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с возможностью перемещения, временной формирователь, коммутатор и линию задержки 2.

Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость из-за влияния изменения температуры окружающей среды и колебаний напряжения источников питания.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что магнитострикционный преобразователь, содержащий магнитострикционный звукопровод с демпферами на концах, последовательно соединенные генератор импульсов и передающую катушку, неподвижно установленную на звукопроводе, приемную катушку с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с возможностью перемещения, временной формирователь, коммутатор и линию задержки, снабжен подключенными к выходу приемной катушки двумя компараторами, вторым временным формирователем, двумя инверторами и подключенными к выходу коммутатора последовательно соединенными интегратором и операционным повторителем, выход которого предназначен для подключения к регистратору, выход первого компаратора соединен с R - входом первого временного формирователя, S - вход которого соединен с выходом второго компаратора, второй

XI XJ КЭ

ы

вход первого компаратора через первый инвертор соединен с входом линии задержки, выходом подключенной через второй инвертор к первому входу коммутатора, второй вход коммутатора соединен с инверсным выходом второго временного формирователя, S - входом соединенным с генератором импульсов, R - входом с выходом первого временного формирователя, второй выход которого соединен с третьим входом коммутатора, четвертый вход которого предназначен для подключения к источнику питания, второй вход второго компаратора соединен с инверсным выходом второго временного формирователя, а демпферы выполнены в виде развальцовки концов звукопровода.

На фиг.1 представлена блок-схема маг- нитострикционного преобразователя; на фиг.2 - временная диаграмма блокировки ультразвуковых паразитных колебаний п преобразователе; на фиг.З - временная диаграмма работы преобразователя.

Магнитострикционный преобразователь перемещений состоит из магнито- стрикционного звукопровода 1, на одном конце которого расположена неподвижная цилиндрическая передающая катушка 2, соединенная с выходом усилителя 3 мощности тактового сигнала, на звукопроводе 1 расположена подвижная приемная цилиндрическая катушка 4 с постоянным магнитом 5, соединенная со входами двух компараторов 6,7 - прямого и отраженного сигналов, подключенных выходами к логической схеме первого временного формирователя 8, выходы второго временного формирователя 9 подключены к коммутатора 10 аналогового формирователя, выходы коммутатора 10 подключены к интегратору 11 и операционному повторителю 12, выход которого является внешним выходом магнито- стрикционного преобразователя линейного перемещения, и инверторов 13, 14.

Устройство работает следующим образом. Тактовый сигнал поступает на предварительный формирователь (ПФ) усилителя 3 мощности, с выхода предварительного формирователя сигнал одновременно поступает на вход выходного каскада ВК усилителя 3 мощности и формирователь 8, который сигналом по инверсному выходу включает ключ КЗ аналогового коммутатора 9 и приводит интегратор 10 в исходное состояние. Одновременно с выходного каскада В К усилителя 3 мощности электрический импульс воздействует на передающую катушку 2, расположенную на звукопроводе 1. В катушке 2 возникает импульсное магнитное поле, которое возбуждает в трубчатом звукопроводе 1 механические ультразвуковые волны. Эти волны распространяются по зву- копроводу 1 с ультразвуковой скоростью, и, пройдя через приемную катушку 5, возбуждают в ней электрические колебания (прямой сигнал). Дойдя до конца звукопровода 1, механическая ультразвуковая волна отражается от конца волновода и, пройдя вторично приемную катушку 5, вновь

0 возбуждает в ней электрические колебания (отраженный сигнал). Отраженная механическая ультразвуковая волна, дойдя до начала звукопровода 1, отражаясь претерпевает значительное затухание, за счет радиальной

5 развальцовки конца трубчатого волновода, расположенного со стороны передающей катушки.

Возбужденный прямс-Л электрический сигнал в катушке поступает на компаратор

0 7, который формирует прямоугольный импульс прямого сигнала. Этот сигнал с выхода компаратора 7 поступает на временной формирователь 9, который сигналом с неинверсного выхода переводит формирователь

5 8 в исходное состояние. С инверсного выхода формирователя 9 сигнал включает анало- гоаый ключ К1 коммутатора 10 , и конденсатор интегратора 11 начинает заряжаться от эталонного источника ЭЙ через

0 резистор. Возбужденный отраженной волной электрический сигнал обратной полярности поступает на компаратор 6. который формирует прямоугольный импульс отраженного сигнала, ключ К1 размыкается и

5 конденсатор интегратора 11 отключается от эталонного источника (ЭЙ). Одновременно с инверсного выхода формирователя 8 сигнал поступает на дифференцирующую цепь инвертора 13, сигнал с выхода которого

0 включает ключ К2 аналогового коммутатора 10. Сигнал с выхода интегратора 11 поступает на динамическую память, состоящую из конденсатора и операционного аналогового повторителя 12. На выходе повторите5 ля 12 формируется напряжение постоянного тока, пропорциональное линейному перемещению.

Резистивная цепь R2 работает следующим образом.

0 После переключения формирователя 9 тактовым импульсом сигнал низкого уровня с инверсного выхода формирователя 8 через резистор R2 поступает на инверсный вход компаратора 7. подготавливая его к

5 приему прямого сигнала. После прихода прямого сигнала формирователь-8 переходит в исходное состояние и сигналом высокого уровня через R2 переводит компаратор 7 в режим, предотвращающий срабатыва- ние схемы от паразитных отраженных сигналов (см. фиг. 2,в). Цепь задержки RO , С1, инвертор 14, R1 работают следующим образом. После переключения формирователей 8, И и через время, определяемое цепью зад ержки R3, С1, на выходе инвертора 14 появляется сигнал высокого уровня, поступающий через R1 на неинверсный вход компаратора 6 и подготовляющий его к приему отраженного сигнала, После прихода отраженного сигнала формирователь 9 переходит, в исходное состояние и через инвертор 14 сигналом низкого уровня переводит компаратор 6 в режим, предотвращающий срабатывание схемы от паразитных сигналов (см. фиг.2,а).

Радиальная развальцовка, выполненная на конце звукопровода 1 со стороны передающей катушки 2, выполняет роль демпфера для отражения сигнала от развальцованного конца, т.к. развальцовка искажает структуру кристаллической решетки звукопровода 1 в месте развальцовки и способствует затуханию отраженного сигнала.

Использование изобретения позволит повысить надежность работы преобразователя. Снизит требования к порогу срабатывания компараторов и их регулировки.

Формула изобретения I Магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий магнито- стрикционный звукопровод с демпферами на концах, последовательно соединенные генератор импульсов и передающую катушку, неподвижно установленную на звуко- проводе, приемную катушку с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с возможностью перемещений, временной

формирователь, коммутатор и линию задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, он снабжен подключенными к выходу приемной катушки двумя компараторами, вторым

временным формирователем, двумя инверторами и подключенными к выходу коммутатора последовательно соединенными интегратором и операционным повторителем, выход которого предназначен для подключения к регистратору, оыход первого компаратора соединен с R-входом первого временного формирователя, S-вход которого соединен с выходом второго компаратора, второй вход первого компаратора через

первый инвертор соединен с входом линии задержки, выходом подключенной через второй инвертор к первому входу коммутатора, второй вход коммутатора соединен с инверсным выходом второго временного

формирователя, S-входом соединенным с f енератором импульсов, R-входом - с выходом первого временного формирователя, второй выход которого соединен с третьим входом коммутатора, четвертый вход которого предназначен для подключения к источнику питания, второй вход второго компаратора соединен с инверсным выходом второго временного формирователя, а демпферы выполнены в виде развальцовки

концов звукопроводз.

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при изменении температуры окружающей среды или колебаниях напряжения источников питания. При обработке прямого и отраженного сигналов, распространяющихся по магнитострикцио иному зву- копроводу, используются два компаратора, второй временной формирователь и два инвертора, что приводит к устранению паразитных колебаний этих сигналов. 3 ил.

50 Ч

йа&о ЈseЈ

.ФО№73$М9Ј Ы А&Л &ЛЪ Я

.CW&&

Х0/ РЗ&МУЯЈ#&A Јsssag :ts

%

/fafVUt/