Магнитострикционный преобразователь параметров движения Советский патент 1993 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения и контроля перемещения, скорости, ускорения, применяемых в системах ав- томатическогоуправления и регулирования.

Целью изобретения является повышение информативности за счет измерения также перемещения и ускорения и повышение чувствительности при измерении малых скоростей,

На фиг.1 представлена схема преобразователя; нафиг.2 иЗ- временные диаграммы работы преобразователя.

Магнитострикционный преобрази- ватель параметров движения содержит генератор 1 импульсов, усилитель-формирователь 2 импульсов записи, усилитель- формирователь 3 импульсов считывания, RS-триггеры 4, 5, 6, 7, элементы 8, 9, 10, 11 И, счетчики 12, 13, 14, 15, регистры 16, 17, 18, 19, компараторы 20, 21, вычитатели 22, 23, мультиплексоры 24, 25, компаратор 26, мультиплексор 27, вычитатель 28, образцовый генератор 29, цепь 30 задержки, блок 31 дифференцирования, магниты 32, 33, де- мультиплексор 34, двухразрядный счетчик 35, звукопровод 36, демпферы 37, катушку 38 записи, катушку 39 считывания.

Преобразователь работает следующим образом.

Первый импульс генератора 1 импульсов запускает усилитель-формирователь 2 импульсов записи, устанавливает двухразрядный счетчик 35 в состояние 01 (на пер- вом выходе О, на втором - 1) и поступает на вход демультиплексора 34. Сигнал с выхода двухразрядного счетчика 35 устанавливает демультиплексор 34 в такое состояние, что сигнал на первом выходе демультиплек- сора 34 повторяет сигнал на его входе. Таким образом, импульс с выхода генератора 1 импульсов оказывается на S-входе RS- триггера 4 и устанавливает его в единичное состояние, что разрешает прохождение че- рез элемент 11 И импульсов с образцового генератора 29 на счетный вход счетчика 12. Усилитель-формирователь 2 импульсов записи подает в катушку 34 записи импульс тока, в результате чего на участке звукопро- ,вода 36, находящемся под катушкой 38, воз- никает ультразвуковая волна, распространяющаяся по звукопроводу 36 из магнитострикционного материала. При взаимодействии с магнитным полем посто- янного магнита 32, укрепленном на подвижном объекте, изменяется намагниченность магнитострикционного материала, что вызывает появление ЭДС в катушке 39 считывания, которая после усиления и

формирования в усилителе-формирователе 3 импульсов считывания подается на R-вход RS-триггера 4 и устанавливает его в единичное состояние. Прохождение импульсов в счетчик 12 прекращается. В счетчике 12 оказывается записанным число, пропорциональное перемещению подвижного объекта к моменту времени Т1.

Второй импульс генератора 1 импульсов запускает усилитель-формирователь им- пульсов записи 2, устанавливает двухразрядный счетчик 35 в состояние 10 и поступает на вход демультиплексора 34. Сигнал с выхода двухразрядного счетчика 35 поступает на адресный вход демультиплексора и устанавливает его в такое состояние, что сигнал на втором выходе демультиплексора 34 повторяет сигнал на его входе. Импульс с выхода генератора 1 импульсов оказывается на S-входе RS-триггера 5 и устанавливает его в единичное состояние, что разрешает прохождение через элемент 10 И импульсов с образцового генератора 29 на счетный вход счетчика 13. После прихода импульса на R-вход RS-триггера 5 с усилителя-формирователя 3 . импульсов считывания RS-триггер 5 устанавливается в нулевое состояние. Прохождение импульсов в счетчик 13 прекращается. В счетчике 13 окажется записанным число, пропорциональное значению перемещения подвижного объекта к моменту времени Т2,

Третий импульс генератора 1 импульсов запускает усилитель-формирователь импульсов записи 2, устанавливает двухразрядный счетчик 35 в состояние 11 и поступает на вход демультиплексора 34, Сигнал с выхода двухразрядного счетчика 35 устанавливает демультиплексор 34 в такое состояние, что сигнал на его третьем выходе повторяет сигнал на его входе. Импульс с выхода генератора 1 импульсов оказывается на S-входе RS-триггера 6 и устанавливает его в единичное состояние, что разрешает прохождение через элемент 9 И импульсов с образцового генератора 29 на счетный вход счетчика 14. После прихода импульса с усилителя-формирователя 3 импульсов считывания на R-вход RS-триггера 6 он устанавливается в нулевое состояние. Прохождение импульсов в счетчик 14 прекращается. В счетчике 14 окажется записанным число, пропорциональное значению перемещения подвижного объекта к моменту времени ТЗ.

Четвертый импульс генератора 1 импульсов запускает усилитель-формирователь импульсов записи 2, устанавливает

двухразрядный счетчик 35 в состояние 00 и поступает на вход демультиплексора 34. Сигнал с выхода двухразрядного счетчика 35 устанавливает демультиплексор 34 в такое состояние, что сигнал на его четвертом выходе повторяет сигнал на его входе. Импульс с выхода генератора 1 импульсов оказывается на S-входе RS-триггера 7 и устанавливает его в единичное состояние, что разрешает прохождение через элемент 8 И импульсов с образцового генератора 29 на счетный вход счетчика 15. После прихода импульса с усилителя-формирователя 3 импульсов считывания на R-вход RS-триггера 7 он устанавливается в нулевое состояние. Прохождение импульсов в счетчик 15 прекращается, В счетчике 15 окажется записанным число, пропорциональное значению перемещения подвижного объекта к моменту времени Т4.

После прихода импульса с усилителя- формирователя 3 импульсов считывания на R-вход RS-триггера 7 перепад с 1 на О на его выходе запускает блок 31 дифференцирования и на его выходе появляется им- , который попадает на разрешающие входы всех регистров и в них записывается число с соответствующих счетчиков: в регистр 19 записывается число со счетчика 12, в регистр 18- со счетчика 13, в регистр 17- сосчетчика 14, в регистр 16-со счетчика 15. Через цепь 30 задержки импульс с выхода блока 31 дифференцирования попадает на входы Сброс всех счетчиков 12-15 и сбрасывает их на ноль.

В регистре 19 оказывается число, опре- дел яющее перемещение объекта к моменту времени Т1, в регистре 18- к моменту Т2, в регистре 17 - к моменту ТЗ, в регистре 16 - к моменту Т4.

Сигналы с регистров 18 и 19 сравниваются в компараторе 20. Если число в регистре 19 больше числа в регистре 18, то появляется сигнал на выходе компаратора 20, который попадает на управляющий вход мультиплексора 24. Это устанавливает мультиплексор 24 в такое состояние, что сигнал с регистра 19 идет на вход А вычи- татбля 23 (уменьшаемое), а сигнал с регистра 18 идет на вход В вычитателя 23 (вычитаемое). Если число в регистре 19 меньше числа в регистре 18, то на выходе компаратора 20 устанавливается О. Это устанавливает мультиплексор 24 в такое состояние, что сигнал с регистра 18 идет на вход А вычитателя 23 (уменьшаемое), а сигнал с регистра 19 идет на вход В вычитателя 23 (вычитаемое). На выходе вычитателя 23 окажется число, определяющее скорость объекта в момент времени Т2.

Сигналы с регистров 17 и 16 сравниваются в компараторе 21. Если число в регистре 17 больше числа в регистре 16, то появляется сигнал на выходе компаратора

21, который попадает на управляющий вход мультиплексора 25. Это устанавливает мультиплексор 25 в такое состояние, что сигнал с регистра 17 идет на вход А вычитателя 22 (уменьшаемое), а сигнал с регист0 ра 16- идет на вход В вычитателя 22 (вычитаемое). Если число в регистре 17 меньше числа в регистре 16, то на выходе компаратора 21 устанавливается О. Это устанавливает мультиплексор 25 в такое со5 стояние, что сигнал с регистра 16 идет на вход А вычитателя 22 (уменьшаемое), а сигнал с регистра 17 идет на вход В вычитателя 22 (вычитаемое). На выходе вычитателя 22 окажется число, определяющее

0 скорость объекта в момент времени Т4. Знак скорости берется с выхода компарато- ра21.

Сигналы с выходов вычитателей 22 и 23 сравниваются в компараторе 26. Если число

5 с выхода вычитателя 23 больше числа с выхода вычитателя 22, то появляется сигнал на выходе компаратора 26, который попадает на управляющий вход мультиплексора 27. Это устанавливает мультиплексор 27 в такое

0 состояние, что сигнал с выхода вычитателя 23 идет на вход А вычитателя 28 (уменьшаемое), а сигнал с выхода вычитателя 22 идет на вход В вычитателя 28 (вычитаемое). Если число с выхода вычитателя 23 меньше

5 числа с выхода вычитателя 22, то на выходе компаратора 26 устанавливается О. Это устанавливает мультиплексор 27 в такое состояние, что сигнал с выхода вычитателя 22 идет на вход А вычитателя 28 (уменьшае0 мое), а сигнал с выхода вычитателя 23 идет на вход В вычитателя 28 (вычитаемое). На выходе вычитателя 28 оказывается число, пропорциональное значению ускорения объекта. Знак ускорения берется с выхода

5 компаратора 26.

Сигнал с выхода регистра 16 определяет перемещение объекта.

Формула изобретения Магнитострикционный преобразова0 тель параметров движения, содержащий звукопровод, выполненный из магнито- стрикционного материала, на концах которого расположены демпферы, последовательно соединенные генератор

5 импульсов, усилитель-формирователь импульсов записи и катушка записи с постоянным магнитом, предназначенным для расположения на контролируемом объекте, катушку считывания с постоянным магни- том, соединенный с ней усилитель-формирователь импульсов считывания, первый, второй и третий RS-триггеры, первый элемент И и счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и чувствительности при измерении малых скоростей, он снабжен четвертым RS-триг- гером, блоком дифференцирования, цепью задержки, тремя элементами И, тремя счетчиками, четырьмя регистрами, тремя компараторами, тремя мультиплексорами, тремя вычитателями, двухразрядным счетчиком и демультиплексором, выход генератора импульсов соединен с входом двухразрядного счетчика, два выхода которого соответственно соединены с двумя управляющими входами демультиплексора, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы демультиплексора соответственно соединены с S-входа- ми первого, второго, третьего и четвертого RS-триггеров, R-входы всех RS-триггеров соединены с выходом усилителя-формирователя импульсов считывания, выход первого RS-триггера соединен с первым входом первого элемента И, выход второго RS -триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход третьего RS-триггера соединен с первым входом третьего элемента И, выход четвертого RS-триггера соеди- нен с первым входом четвертого элемента И, выход образцового генератора соединен с вторыми входами всех элементов И, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика, выход третьего элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, выход четвертого элемента И соединен со счетным входом четвертого счетчи- ка, выход первого счетчика соединен с информационным входом первого регистра, выход второго счетчика соединен с информационным входом второго регистра, выход третьего счетчика соединен с информационным входом третьего регистра, выход четвертого счетчика соединен с информационным входом четвертого регистра, выход первого регистра соединен с первым входом первого компаратора и с первым входом первого мультиплексора, выход второго регистра соединен с вторым входом первого компаратора и с вторым входом первого мультиплексора, выход третьего регистра соединен с первым входом второго компаратора и с первым входом второго мультиплексора, выход четвертого регистра соединен с вторым входом второго компаратора и с вторым входом второго мультиплексора, выход первого компаратора соединен с управляющим входом первого мультиплексора, выход второго компаратора соединен с управляющим входом второго мультиплексора, два выхода первого мультиплексора соединены соответственно с двумя входами первого вычи- тателя, два выхода второго мультиплексора соединены соответственно с двумя входами второго вычитателя, выход первого вычита- теля соединен с первым входом третьего компаратора и с первым входом третьего мультиплексора, выход второго вычитателя соединен с вторыми входами третьего муль; типлексора и третьего компаратора, выход третьего компаратора соединен с управляющим входом третьего мультиплексора, два выхода третьего мультиплексора соединены соответственно с двумя входами третьего вычитателя, выход четвертого RS-триггера соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с разрешающими входами всех регистров и с входом цепи задержки, а выход цепи задержки соединен с входами Сброс всех счетчиков.

3

е ж

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение информативности и чувствительности. Сигнал с выхода двухразрядного счетчика 35 устанавливает демультиплексор 34 так, что сигнал с его выхода повторяет сигнал на его входе. Импульс с выхода генератора 1 импульсов оказывается на S-входе RS-триг- гера 4 и устанавливает его в единичное состояние, что разрешает прохождение через элемент И 11 импульсов с образцового генеJZ Л ратора 29 на счетный вход счетчика 12. Усилитель-формирователь 2 импульсов подает на катушку 38 записи импульс тока, в результате чего на участке звукопровода 36 возникает ультразвуковая волна. При взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита 32, укрепленного на подвижном объекте, изменяется намагниченность маг- нитострикционного материала, что вызывает ЭДС в катушке 39 считывания, которая после усиления и формирования в формирователе 3 подается на R-вход RS-триггера 4. Прохождение импульсов в счетчик 12 прекращается. В счетчике 12 оказывается запи- санным число, пропорциональное перемещению подвижного объекта к моменту времени Т1. Аналогично после второго, третьего и четвертого импульсов генератора 1 записываются числа, пропорциональные значениям перемещения объекта к моменту времени Т2, ТЗ и Т4. Сигналы сравниваются. На выходе вычитателя 23(22) оказывается число, определяющее скорость объекта в моменты Т2 и Т4 соответственно. На выходе вычитателя 28 оказывается число, пропорциональное значению ускорения объекта.3 ил. ел С 00 о со 00 ел ю

з I

и

п

и

д

Фи г. Z

фиг. J