Способ преобразования перемещений во временной интервал Советский патент 1981 года по МПК H03M1/50 G01B17/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования информации о линейных и угловых пере мещениях в аналоговую «или цифровую форму. Известен способ преобразования угловых перемещений в цифровую форму в котором путем прямого электрокаустического преобразования в звукопроводе возбуждают ультразвуковой импульс, который, распространяясь пег звукопроводу с определенной скорость достигает зоны считывания, где произ водится обратное электроакустическое преобразование. Временной интервал, образованный импульсами записи и счи тывания, пропорционален угловому перемещению входного вала, так как Р странственное положение зоны считыва ется (или зоны записи) жестко связано с положением входного вала. Полученный временной интервал йреобразу.ется затем в цифровую форму 1. Недостатком зтого способа является его значительная погрешность. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ преобразований перемещений во времен ной интервал, основанный на многократном циклическом преобразовании электрического импульса в ультразвУ КОБОЙ, защержки его на время, пропорциональное перемещению, преобразовании ультразвукового импульса в электрический, испрльзовании электрического импульса для преобразования в ультразвуковой в следующем цикле,определении временного интервала между электрическими импульсами в первом и последнем циклах преобразования 2, Таким образом, образуется искусственное расширение временного интервала. При этом результирующий временной интервал- равен сумме однократных временных интервалов, число которых может быть любым и обусловлено наперед Зё1данной точностью преобразования временного интервала в цифровой код. При этом по цепи циркуляции распространяются импульсы одной полярности, в эвукопроводе, из-за неполного демпфирования, всегда наряду с прямыми существуют отраженные от конца зэукрпровода ультразвуковые импульсы. Недостатком такого устройства является то, что вследствие взаимодействия прямых и отраженных импульсов, уровень прямых результирующих ультразвуковых импульсов и их форма в зоне считывания изменяются, что приводит к образованию погрешности - в определении временного интервала. Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет снижения погр.ешности, вызванной отражениями в Ьвукопроводе. Поставленная цель достигается тем, что в способе преобразования перемещения во В1эеменной интервал, основанном на многократном циклическом преобразовании электрического импульса в ультразву.совой, задержки его Иа время, пропорциональное перемещению, преобразовании ультразвукового импульса в электрический, исполь зовании электрического импульса для преобразования в ультразвуковой в следующем цикле, определении временного интервала между электрическими импульсами в первом и последнем диклах преобразования, в каждом цикле измеряют временной интервал между двумя соседними электрическими импул сами, в зависимости от величины кото рого изменяют чередованиеполярности ультразвуковых импульсов. Зависимость порядковых номеров N прямых и отраженных импульсов, взаимодействующих между собой, от задерж ки f на время, пропорциональное изме ряемому перемещению, и полного време ни Со распространения ультразвуково го импульса вдоль всего звукопровода что соответствует диапазону измеряемого перемещения, представлена соотн шением Анализ этого соотношения показывает, что для всех нечетных значений N 1,3,5... компенсация погрешности достигается при формировании в звукопроводе последовательности попарно разнополярных ультразвуковых импульсов. При значениях N 4п+2, где п 0,1,2,3,..., в звукопроводе необ ходимо формировать последовательност импульсов, полярность которых череду ется через каждые четыре импульса. При значениях N 8п+4, где ,1,2, 3,..:., полярность импульсов, чередует ся через каждые восемь импульсов.При значениях N 16п+8, где ,1,2,3, .,.., полярность импульсов в последовательности чередуется через каждые шестнадцать импульсов и т.д. , Вычисляя N точностью до целого числа в зависимости от текущего значения Т и известного значения to в соответствии с вычисленным N, порядо чередования полярности импульсов в последовательности, обеспечивают ком пенсацию погрешности из-за отражений в эвукопроводе ультразвукового преоб разователя перемещений во временной интервал. На Чертеже представлена структурная схема преобразователя, реализующего способ. Преобразователь содержит звукопровод 1, неподвижный элемент 2, преобразующий электрический импульс в ультразвуковой, элемент 3, укрепленный на объекте перемещения и преобразующий ультразвуковой импульс в электрический, формирователь 4 импульса начала преобразования через элемент ИЛИ 5 подключен к усилителю 6 записи, выход которого подключен к элементу 2. Выход элемента 3 подключен к входу измерителя 7 временного интервала между двумя соседними электрическими импульсами их формирователю 8 разнополярных импульсов. Выход измерителя 7 через вычислительный блок 9 подключен к другому входу формирователя 8, выход которого подключен к счетчику 10 и к элементу И 11, другой вход которого соединен с выходом счетчика 10, а выход элемента И 11 подключен к другому входу элемента ИЛИ 5. Преобразователь работает следующим образом. Импульсы начала преобразования с выхода формирователя 4 проходит через элемент ИЛИ 5, усилитель 6 записи и элементом 2 преобразуется в ультразвуковой импульс, который задерживается в звукопроводе на время,пропорциональное расстоянию между элементами 2 и 3. Элементом 3 ультразвуковой импульс преобразуется в электрический, который поступает в измеритель 7 и формирователь В. Измеритель 7определяет временной интервал между электрическими импульсами на выходе элемента 3 и передает информацию в вычислительный блок 9, который вырабатывает управляющий сигнал, поступающий в формирователь 8. В зависимости от этого сигнала формирователь 8вырабатывает импульсы определенной полярности, который подсчитывается в счетчике 10 и через элементы 11, 5 и 6 поступает на элемент 2, гце преобразуется в ультразвуковой импульс соответствующей полярности.По переполнени счетчика 10 элемент И 11 закрывается, измерение прекращается. Временной интервал между выходными импульсами формирователя 4 и счетчика 10 соответствует измеряемому перемещению. Использование чередования разнополярных ультразвуковых импульсов в зависимости от текущего значения перемещения снижает погрешность от прямых и отраженных от конца звукопровода импульсов. Формула изобретения Способ пЕ еобразования перемещения во временной интервал, основанный на многократном циклическом преобразова,нйи электрического импульса в ультразвуковой, задержки его на время, npuпорциональное перемещению, преобразовании ультразвукового импульса в электрический, использовании электрического импульса для преобразования в ультразвуковой в следующем цикле, определении временного интервала между электрическими импульсами в первом и последнем циклах преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в каждом цикле измеряют

временной интервал между двумя, соседними электрическими импульсами-, в зависимости от величины которогр изменяют чередование полярности уЛьтразвуковых импульсов..;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 385305, кл. G 08 С 9/04, 1971. I

2.Авторское свидетельство СССР №418873, кл. G 08.С 9/04, 1972 i (прототип).