Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измери-тельной технике, в частности к измерениям перемещений, деформаций и т.п. и может использоваться в техни ке автоматического контроля и регулирования.

Известно устройство для измерения линейных перемещений, содержащее измерительный и опорный автогенераторы, первый и второй смесители, усилитель низкой частоты, полосовой фильтр, перестраиваемый автогенератор и индикатор 1.

Недостатком устройства является недостаточно высокая точность измерений, обусловленная зависимостью частоты измерительного автогенератора от выходного параметра датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения линейных перемещений, содержащее измерительный датчик, измерительный и опорный автогенераторы, четыре управляемых ключа, четыре счетчика импульсов, два дешифратора, элемент совпадения кодов, блок вычитания, индикатор, блок управления, выходы первого, второго и третьего управляемых ключей соединены с входами соответственно первого, второго и третьего счетчиков импульсов, выход четвертого управляемого ключа связан 5 через последовательно соединенные блок вычитания, четвертый счетчик импульсов и второй дешифратор с индикатором, выход первого счетчика шлпульсов соединен с входом первого IQ дешифратора, выходы второго и третьего счетчиков импульсов подключены к первому и второму входам элемента совпадения кодов, выход которого соединен с первым входом блока управления, связанного первым выходом

15 с управляющими входами второго и четвертого управляемых ключей, вторым выходом с управляющими входами первого и третьего управляемых ключей 2 .

20

Недостатком устройства является также недостаточная точность измерений, обусловленная паразитными уходами частот автогенераторов.

Цель изобретения - повышение

25 точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено калибровочным датчиком, идентичным измерительному датчику с установлен30ным неподвижно плунжером, переключателем, управляемым коммутатором, пят№и, шестым и седьмым управляемым ключами, пятым счетчиком, вторым элементом совпадения крдов, триггером, выходы измерительного и калибровочного датчиков соединены с первым и вторым входами переключате ля, выход которого подключен к вход измерительного автогенератора, выхо ды измерительного и опорного авто генераторов соединены с первым и вт рым входами управляемого коммутатор первый выход которого связан с вход ми первого и второго управляемых кл чей, второй выход с входами третьего и четвертого управляемых ключей, выход четвертого управляемого ключа через пятый управляемый ключ и пяты счетчик импульсов соединен с первым входомвторого элемента совпадения кодов, второй вход которого подключ к выходу первого счетчика, выход со динен с входом шестого управляемого ключа, выход первого дешифратора соединен с входом седьмого .управляе мого ключа, управляющий вход которо го подключен к первому выходу триггера, соединенного входом с выходом первого элемента совпадения кодов, вторым выходом связанного с управляющими входами пятого, шестого управляемых ключей, переключателя и управляемого коммутатора, а выходы шестого и седьмого управляемых ключей соединены с вторым входом блока управления. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит идентичные измерительный и калибровочный датчики 1 и 2, переключатель 3, измерительный и опорный автогенераторы 4 и 5, управляемый коммутатор б, блок 7 управления, управляемые ключи 8-14 .счетчики 15 - 19 импульсов, элементы 20 и 21 совпадения кодов, дешифраторы 22 и 23, блок 24 вычитания, индикатор 25 и триггер 26, Выходы измерительного .и калибровочного датчиков соединены с первым и вторым входами переключателя 3, выход которого подключен к входу измерительного автогенератора 4. Выходы измерительного 4 и опорного 5 автогенераторов соединены с первым и вторым входами управляемого коммутатора 6, первый выход которого подключен к входам управляемых ключей 9, а второй - к входам управляемых ключей 10 и 11. Выход управляемого ключа 8 соединен со входом счет чика 15 импульсов, выход управляемого ключа 10 - с входом счетчика 17 импульсов, выход управляемого ключа 9 - с входом счетчика 16 импульсов, а , вых.рд управляемого ключа 11 подключен к входу управляемого ключа 12 и к входу блока 24 вычитания. Выход управляемого ключа 12 через счетчик 19 импульсов соединен с первым входом элемента 21 совпадения кодов, выход которого подключен к входу управляемого ключа 13. Выход счетчика 15 импульсов соединен с вторым входом элемента 21 совпадения кодов и с входом дешифратора 22, выход которого подключен к входу управляемого ключа 14. Выходы управляемых ключей 13 и 14 соединены со вторым входом блока 7 управления, первый выход которого связан с управляющими входами управляемых ключей 9 и 11, а второй выход - с управляющими входами управляемых ключей 8 и 10. Выходы счетчиков 16 и 17 импульсов соединены с первым и вторым входами элемента 20 совпадения кодов, выход которого подключен к входу триггера 26 и к первому входу блока 7 управения. Первый выход триггера 26 соеинен с управляющим входом управляеого ключа 14, а второй выход триггера 26 с управляющими входами пееключателя 3, управляемого коммутаора 6 и управляемых ключей 12 и 13. Выход блока 24 вычитания соединен через счетчик 18 импульсов и дешифратор 23 с входом индикатора 25. Каибровочный датчик 2 установлен с неподвижно закрепленным плунжером. Устройство работает следующим образом. Выбирают частоту опорного автогенератора 5 больше частоты измерительного автогенератора 4. В дешифраторе 22 устанавливают исло - ы ItLi-uilci ЬгСг где L параметры контура измерительного автогенератора 4 ; L Cj- параметры контура опорного автогенератора 5; AL - приращение индуктивности контура измерительного автогенератора 4, обуславливающее разность частот автогенераторов 4 и 5; L/b,L - индуктивность калибровочного датчика 2; N., - целое число периодов частоты измерительного автогенератора 4, которое является коэффициентом преобразования измеркемой величины в число импульсов и выбирается из соотношения :. I где S - погрешность дискретности измерения; IT - чувствительность измерительного датчика 1; номинальное значение измеряемого перемещения. При включении устройства калибровочный датчик 2 через переключатель 3 подключают к измерительному автогенератору 4. Импульсы с измерительного автогенератора 4 через у равляемый коммутатор б и управляемы ключ 10 поступают на вход счетчика 17 импульсов, а импульсы с опорного генератора 5 через управляемый коммутатор б и управляемый ключ 8 на вход счетчика 15 импульсов. При дос.тижении счетчиком 15 импульсов числа с выхода дешифратора 22 через открытый управляемый ключ 14 поступает сигнал на второй вход блока 7 управления, который выдает в свою очередь команду на остановку счетчи ков 15 и 17 и на открывание управляемых ключей 9 и 11. При этом заканчивается формирование первого вр мё много интервала TI N Tj - период частоты опорного автогенератора 5. За время ti число импульсов, сосчитанное счетчиком 17 импульсов, периодов частоты измерительного авт генератора 4 равно - период частоты измерительного автогенератора при подключенном калибровочном датчике 2. При открытых управляемых ключах 9 и 11 импульсы от опорного автогенератора 5 через управляемый ключ поступают в счетчик 16 импульсов, а импульсы от измерительного автогене ратора 4 через управляемые ключи 11 и 12 поступают в счетчик 19 импульсов. При достижении счетчиком 16 импульсов числа, записанного в чике 17 импульсов (Ng ), срабатыва элемент 20 совпадения кодов, при эт заканчивается формирование второго временного интервала TjN NI За время Т число импульсов, сосч тайное счетчиком 19 импульсов, пв риодов частоты измерительного автог нератора 4 равно . -V-r NI - скорректированное число N(. с учетом взаимного па разитного ухода частот измерительного и опорного автогенератора 4 и 5, вызываемого нестабильностью элементов их схем. (4 Или с учетом (3), (4), (5) N,. NK Выходной сигнал элемента 20 совадений кодов поступает на вход триггера 26 и первый вход блока 7 управления. По команде блока 7 управления закрываются управляемые ключи 9 и 11 и открываются управляемые ключи 8 и 10. Выходные сигналы триггера 26 открывают управляемый ключ 13, закрывают управляемые ключи 12 и 14, а также отключают.с помощью переключателя 3 калибровочный датчик 2 от измерительного автогенератора 4 и подключают к нему измерительный датчик 1 и производят перекоммутацию каналов измерительного и опорного автогенераторов 4 и 5 по- средством управляемого коммутатора 6, при этом счетчики 15 - 17 импульсов сбрасываются в нуль. При подключении к измерительному автогенератору 4 через переключатель 3 измерительного датчика 1 импульсы с автогенератора 4 поступают через управляемый коммутатор 6 и управляемый ключ 8 на вход счетчика 15 импульсов , а импульсы с опорного генератора 5 через управляемый коммута тор 6 и управляемый ключ 9 поступают на вход счетчика 17 импульсов. При достижении счетчиком 15 импульсов числа сосчитанного счетчиком 19, элементом 21 совпадения кодов выдается сигнал через управляемый ключ 13 на второй вход блока 7 управления, который в свою очередь выдает команду на остановку счетчиков 15 и 17 и на открывание управляемых ключей 9 и 11. При этом заканчивается формирование третьего временного интервала г,, Ni. .т-,„ ,(8) где TIJ, - период частоты измерительного автогенератора 4 при подключенном измерительнб ь,датчике 1. За время t-i -число импульсов, сосчитанное счетчиком 17 импульсов, периодов частоты опорного автогенератора 5 Через управляемый ключ 9 импуль сы от измерительного автогенератора 4 поступают на вход счетчика 16импульсов до совпадения с числом импульсов, записываемым в счетчике 17импульсов, а именно N , а через управляемый ключ 11 импульсы от опорного автогенератора 4 поступают на вход блока 24 вычитания. При совпадении числа импульсов в счетчиках 16 и 17 срабатывает элемент 20 совпадения кодов. При этом заканчивается формирование четвертого временного интервала t, NiH Ты (1 При заполнении этого временного интервала импульсами от опорного а тогенератора 5 получается число им пульсов N.. -| г или с учетом (8), (9), (10) NIM NLK которое подается на вход блока 24 вычитания, где происходит вычитание из него ранее вв.еденного числа N, соответствующего числу периодов ча тоты опорного автогенератора 5 до начала измерения при подключенном измерительном датчике 1, Полученное при этом число NX N.,n - Ne (1 пропорционально измеряемому перемещению, подсчитывается с учетом знак счетчиком 18 импульсов, преобразует в десятичный код дешифратором 23 и фиксируется индикатором 25. Таким образом, перед кажднлм измерением вместо измерительного датч ка 1 на вход устройства подключают калибровочный датчик 2 с пеподвижным плунжером и приводят измерение коэффициента преобразования-, учитывающего взаимный паразитный уход ча тот опорного и измерительного автогенераторов . После подключения -измерительного датчика 1 преобразова ние измеряемой величины в число импульсов производят с новым полученным значением коэффициента преобразования (N;.,, ) , ПРИ этом осуществляет ся коррекция результата измерения в виде автогенераторов 4 и 5. Формула изобретения Устройство для измерения линейны перемещений, содержащее измерительный датчик, измерительный и опорный автогенераторы, четыре управляемых ключа, четыре счетчика импульсов, два дешифратора, элемент совпадения кодов, блок вычитания, индикатор, блок управления, выходы первого, второго и третьего управляемых ключ соединены с входами соответственно первого, второго и третьего счетчик&в импульсов, выход четвертого управляемого ключа связан через после довательно соединенные блок вычитаНИН, четвертый счетчик импульсов и второй дешифратор с индикатором,выход первого счетчика импульсов соединен с входом первого дешифратора, выходы второго и третьего счетчиков импульсов подключены к первому и второму входам элемента совпадения кодов, выход которого соединен с первым входом блока управления, связанного первым выходом с управляющими входами второго и четвертого управляемых ключей, вторым выходом с управляющими входами первого и третьего управляемых ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено калибровочным датчиком, идентичным измерительному датчику с установленным неподвижно плунжером, переключателем, управляемым коммутатором, пятым, шестым и седьмым управляемыми ключами, пятым счетчиком, вторым элементом совпадения кодов, триггером, выходы измерительного и калибровочного датчиков соединены с первым и вторым входами переключателя, выход которого подключен к. входу измерительного автогенератора, выходы измерительного и опорного автогенераторов соединены с первым и вторым входами управляемого коммутатора, первый выход которого связан с входами первого и второго управляемых ключей, второй выход - с входами третьего и четвертого управляемых ключей, выход четвертого управляемого ключа через пятый управляемый ключ и пятый счетчик импуль сов соединены с первым входом второго элемента совпадения кодов, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, выход соединен с входом шестого управляемого ключа, выход первого дешифратора соединен с входом седьмого управляемого ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу триггера, соединенного входом с выходом первого элемента совпадения . , вторым выходом связанного с управляющими входами пятого, шестого управляемых ключей, переключателя и управляемого коммутатора, а выходы шестого и седьмого управляемых ключей соединены с вторым входом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Яшин А.А. Измерение текущих и средних толшин тонких проводящих пленок бесконтактным емкостным методом .-Измерительная техника , 1972 №4. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2620847/18-28, кл. G 01 В 7/00, 1978 (прототип).