Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений Советский патент 1981 года по МПК H04R15/00 

Изобретение относится к технической акустике и может использоваться в системах автоматического управления, регулирования и контроля. Известны магнитострикционные цифровые датчики перемещений, содержащие звукопровод, катушки записи и считывания, демпферы и магниты смещений, формирователь записи и усилитель-формирователь считывания, RS-триггер, схему совпадения, опорный генератор и счетчик импульсов {11. Однако точность и разрешающая способность таких датчиков ограничивается нестабильностью скорости распространения ультразвуковой волны в звукопроводе. Известен магнитострикционный преобразователь линейных перемещений, содержащий авукопровод рабочего канала с катущками записи и считывания, звукопровод опорного канала с жестко закрепленными катущками записи и счшъ1вания, постоянный магнит смешения, охватывающий оба звукопровода, формирователи импульсов записи рабочего и опорного каналов и уснлители-формирователи считывания рабочего и опорного-каналов, подклюяекные К соответствующим катуи1кам, RS-триггер, к ;5-входу которого подключены запускающие входы формирователей импульсов записи, а к R-входу - выход усилителя-формирователя считывания рабочего канала, выход усилителяформирователя опорного канала через ключ связан со вторым входом формирователя импульсов записи опорного канала и первым вхон дом схемы совпадения, ко второму входу которой подсоединен -выход RS -триггера, к выходу схемы совпадения подключен счетчик импульсов, причем звукопроводов помещены в общие демпферы (2. Недостаток известного устройства состоит в низкой разрещающей способности. Целью изобретения является повыщение разрешающей способности Поставленная цель достигается тем, что на звукопроводе опорного канала дополнительно установлена на расстоянии меньшем опорного, ноннусные катуипси записи и считывания отделенные от опорной пары катушек дополнкгет ным демпфером, допо;пп тельно введены соединенные между собой формирователь импульсов записи, ключ, усилитель-формирователь считывания нониусного канала, а также схема совпадения, элемент ИЛИ, ЙЗ-триггер и нониусньш . счетчик импульсов, при этом второй выход уси лителя-формирователя рабочего канала соединен с запускающим входом формирователя импульсов записи нониусного канала и с S-входом нониусного триггера, ошет выход которого соединен с управляющим входом к)поча нониусного канала, а другой выход - с первым входом элемента ИЛИ, со вторым входом которого соединен второй ввкод триггера опорного канала, второй выход нониуснбго и третий выход опорного ключей подключены ко входам дополнительной схемы совпадений, выход которой соединен с R-входом нониусиого триггера, а третий выход нониусного кшоча подключен к нониусному счетчику импульсов. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграмм его работы. На звукопроводе 1 рабочего канала располо жена пара рабочих катушек: записи 2 и считывания 3. На звукопроводе 4 опорного канала расположены опорная пара катушек: записи 5 и считывания 6, и нониусная пара катушек: записи 7 и считывания 8. Конць звукопроводов помещены в демпферы 9, нониусньш и опорны каналы разделены дополнительным демпфером 10. Звукопровод в зонах катушек считывания П , Электронная часть преобразователя содержит формировате:ш импульсов записи рабочего 12, опорного 13 и нониусного 14 каналов, усилители-формирователи считывания рабочего 15, .опорного 16 и нониусного 17 каналов, клюШ опорного 18 и нониусного 19 каналов, триггеры опорного 20 и нониусного 21 каналов, схемы совпадения 22 и 23, элемент ИЛИ 24, счетчики импульсов опорного 25 и нониусного 26 каналов. Устройство работает следующим образом. По команде Старт формирователи записи 12 и 13 подают в катушки записи 2 и 5 импуль тока, которые возбуждают на соответствующих участках звукопроводов упругую волну, распространяющугося по звукопроводам со скорос тью V. Одновременно триггер 20 устанавливается в единичное состояние и через элемент 24 ИЛИ открывает ключ 18 и схему совпадения 2 Волна, распространяющаяся по звукопровод 4 через время Т- xJV, где х - опорное расстояние, достигает катушки 6 считывания, наводит в ней импульс ЭДС, который после соответствующего усиления и формирования через открытый ключ 18 вновь поступает на вход формирователя 13. Таким образом, в опорном канале датчика начинают циркулировать импульс с частотой V/x которые через схему совпадения 22 аполняют опорный счетчик 25. Волна, распространяющаяся по звукопроводу 1 через время t x/V, где х - измеряемое перемещение, достигает катушки 3 считывания рабочего канала и усилитель-формирователь 15 формирует импульс Стоп. Импульс Стоп устанавливает триггер 20 в нулевое состояние, схема совпадения 22 закрывается и в опорном счетчике оказывается записанным число V ..JL.l.v - о Хо N определяющее преобразуемое перемещение х с разрешающей способностью, равной длине опорнъго канала х. Дополнительная оценка интервала времени Д t (см. Ьит. 2) осуществляется нониусным каналом. Импульс Стоп запускает формирователь 14 записи нониусного канала и устанавливает триггер 21 в единичное состояние, который открывает ключ 19 в нониусяом канале и через элемент 24 ИЛИ оставляет открытым ключ 18 опорного канала. В нониусном канале начинают циркулировать импульсы с частотой f. намного большей |Чем foCx.,. XQ)- Одновременно на схему совпадения 23 продолжают поступать импульсы с частотой f и fjj. В момент совпадения импульсов f и fц схема совпадения 23 выдает импульс, устанавливаюший триггер 21 в нулевое cocTOjnnie. Триггер 21 закрывает ключ 19 и через схему совпадения 18. Цикл преобразования завершается. Результат преобразования определяется по совокупности показаний основного и нониусного счетчиков: X:XP(,), где X j - опорное расстояние; Np- число импульсов, зафиксированное опорным счетчиком; число импульсов, зафиксированное нониусным счетчиком; h - основание системы счисления; с( - число разрядов цифрового эквивалента преобразуемого перемещения, оцениваемых методом нониуса. В десятичной системе счисления, при выполнении условия 0,9 Хр, разрешающая способ кость устройства повышается в 10 раз. Преобразователь обеспечивает значительное повышение разрешающей способности практически без потери быстродействия. Кроме того, выходная величина преобразователя не зависит ни от скорости распространения ультразвука в звукопроводе, ни от частоты опорного и нониусного генераторов, что обеспечивает высокие метрологические характернстики при простоте реализации и нестрогом требовании к стабильности электронных узлов.

Формула изобретения

Магшггострикшюнный преобразоватета линейных перемещений, содержащш звукопровод рабочего канала с катушками записи и считывания, звукопровод опорного канала с жестко закрепленными катушками записи и считывания, постоянный магнит смешения, охватываюидий оба звукопровода, фо1%{ирователи импульсов записи рабочего и опорного каналов и усилители формирователи считывания рабочего и опориого каналов, подключенные к соответствующим катушкам, RS-триггер, к S-входу которого подключены запускающие входы формирователей импульсов записи, а к R-входу - выход усилителя-формирователя считывания рабочего канала, выход усилителя-формирователя считывания опорного канала через ключ связан со вторым входом Формирователя импульсов записи опорного канала и первым входом схемы совпадения, ко второму входу которой подсоединен выход RS-триггера, к выходу схемы совпадения подключен счетчик импульсов, причем звукопроводов помещены в общие демпферы, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, на звукопроводе опорного канала дополнительно установлена на расстоянии, меньшем опорного, нониусные катушки эапися я считывания, отделенные от опорной пары кадушек дополнительным демпфером, дополтггелыю введены соединенные между собой формирователь импульсов записи, ключ, усилитель-формирователь считывания нониусного канала, а также схема совпадения, злемент ИЛИ, RS-триггер и нониусный счепик импульсов, при этом второй выход усилитель-формирователя рабочего канала соединен с запускающим входом формирователя импульсов записи нониусиого канала и с S-входом нониусного триггера, один выход которого соединен с управляющим входом ключа ноннусного канала, а другой выход - с первым входом злемента ИЛИ, со вторым входом которого соединен второй выход триггера опорного канала, выход злемента ИЛИ соединен с управляющим входом ключа опорного канала, второй выход нониусного и третий выход опорного ключей подключены ко входам дополнительной схемь совпадений, выход которой соединен с R-входом нониусного триггера, а третий выход ноннусного ключа подключен к нониусному счетчику импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Автоматизация производственных процессов. Известия ВУЗов Министерства рь1бного хозяйства СССР, вып. 1, г. Астрахань, 1969,

с. 157-162.

2.Авторское свидетельство СССР N 634494, кл. Н 04 R 17/00, 1976 (прототип)

l/mo

CmffjffTTT

t/a

I I III I III I I II III l|l I I I

0ye,f

ff7ff/7

/

fo

lull

/