Ультразвуковое устройство для измерения линейных перемещений

(56) Авторское свий. 1114875, кл, 6Авторское свиК. 1394033, кл, С ерительвано для в движе"ч. 13литехнич ических етения - а за счет и электтся вычигнала с электро сформиенного в ом траки институ 8,8)детельство 01 В 17/00, детельство 01 В 17/00,СССР 1984, СССР 1988. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩНИЙ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров движения объекта, например, в робототехнических системах и комплексах,Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет уменьшения влияния акустических и электромагнитных помех,На чертеже представлена блок-схема ультразвукового устройства для измерения линейных перемещений.Устройство содержит первый 1 и второй 2 эвукопроводы из магнитострикционного материала, два акустических демпфера 3 и 4, стабилизатор 5 растягивающих усилий, два ограничителя б и 7 перемещений, подвижный элемент 8 записи, неподвижные первый 9 и второй 10 элементы считывания, усилитель 11 записи, первый 12 и второй 13 усилители считывания, блок 14 вычитания, формирователь 15 импульсов и блок 16 вычислений результата. Первый 1 и второй 2(57) Изобретение относится к изм ной технике и может быть использо измерения и контроля параметра ния обьекта, например в робототех системах и комплексах. Цель изобр повышение надежности устройств уменьшения влияния акустических ромагнитных помех. Цель достигае танием из информационного си сопутствующими акустическими и магнитными помехами специально рованного сигнала помехи, получ дополнительном электроакустическ те, 1 ил. звукопроводы связаны своими концами с акустическими демпферами 3 и 4 и механически связаны со стабилизатором 5 растягивающих усилий. Вблизи акус) ического демпфера 3 на звукопроводах 1 и 2 установлены элементы 9 и 1 О считывания, их выводы подключены к входам соответственно первого 12 и второго 13 усилителей считывания, На звукопроводе 1 установлен элемент 8 записи, выполненный с возможностью перемещения по звукопроводу между ограничителями б и 7 перемещений, установленными вблизи акустических демпферов 3 и 4, Элемент 8 записи предназначен для кинематического соединения с контролируемым обьектом перемещения и подключен к выходу усилителя 11 записи. Вход последнего соединен с первым выходом формирователя 15 импульсов, второй вход которого соединен с первым входом блока 16 вычислений результата. Второй вход блока 16 вычислений подключен через блок 14 вычитания к выходам усилителей 12и 13 считывания, Управляющие входы формирователя 15 импульсов записи и блока 16 вычислений объединены и предназначены для подачи управляющего сигнала "Разрешение", входы синхронизации указанных блоков объединены и служат для подачи сигнала "Запуск",Устройство работает следующим образом;На первый вход 17 управления подаютцифровой сигнал "Разрешение", по которомуформирователь 15 импульсов и блдк 16вычислений переводятся в режим работы.На первом выходе 18 блока 16 вычисленийформируется сигнал "Запрос", подтверждающий готовность устройства к работе, в ответ на который пользователь подает на вход19 запуска импульсный сигнал "Запуск", Паэтому сигналу производится подготовка кприему сигналов блоком 16 вычислений изапуск формирователя 15 импульсов,Формирователь 15 импульсов по второму выходу формирует импульсный сиГнал,, по которому осуществляется запуск блока16 вычислений, На первом его выходе вырабатывается калиброванный па длительности прямоугольный импульс записи,который поступает на вход усилителя 11 за.писи. На выходе последнего вырабатывается токовый сиГнал, поступающий на Входэлемента 8 записи, В звукопроводе 1 возбуждается магнитоупругая волна, распространяющаяся в абе стороны с фазовойскоростью Ч,Распространяясь вправо, волна достигает одного из акустических демпферав 4,рассеивается на нем, что препятствует образованию вторичных отраженных волн,Распространяясь влево па звукопроводу 1, магнитоупругая волна через интервалвремениТх =1 х/Ч,гдех - искомая величина перемещения объекта, .кинематически связанного с элементом 8, достигает элемента 9 считывания и затем рассеивается на втором акустическом демпфере 3.На выходе элемента 9 считывания формируется электрический сигнал, который может быть записан в видеЕ 1(т) = Екп,1(т) + Ех(т), (2)Где Екп,1(1) - сигнал помехи с акустической иэлектромагнитной составляющими;Ех(1) - информационный сигнал, Далее сигнал (2) поступает на в."сд первого усилителя 12 считывания,.где усиливается до величины 5 Ч 1(1) = Ку.1Еф) =- Чкп.1(1) + Чх(1, (3) где Ку,1 - коэффициент усиления,В те же моменты времени на выводах второго элемента 10 считывания поинимэ 10 ется сигнал комплексной помехи(4) Е 2(т) = Екп.2(1) с акустической и электромагнитной состав 15 ляющими, наведенный в вспомогательном звукапроводе 2. Этот сигнал проходит на вход второго усилителя 13 и усиливается да величины20 Ч 2(Х)- Ку,2Е 2(1) = Чкп.2(1), (5) где Ку.2 - коэффициент усиления.С выходов усилителей 12 и 13 считывания сигналы (3) и (5) поступают на входы 25 блока 12 вычитания, на выходе которого выделяется разнастный сигнал ЬЧх(т) = Ч 1(х) - Ч 2(т) = Чкп.1(1) + Чх(т) -- Чкп.2(1) = Л Чкп(т) + Чх(т),(6)30 свободный от помех; момент прихода которого определяет интервал времени Тх, и с помощью блока 16 вычислений получают результат измерения, например, в виде и-раз ряднага кода(7) Мх = Тх1 о где 10 - частота дискретизации,40 (каторый с учетом (1) характеризует искомуювеличинук перемещения.Код йх перемещения может быть снят свыхода 20 для дальнейшей обработки, на выходе 18 формируется цифровой сигнал 45 "Запрос", Выходной цифровой сигнал "Дублирование" формируется при паритете смежных результатов измерения перемещений, На этом цикл измерения завершается и устройство готово к очередному циклу 50 измерений. Устройство может быть принудительна остановлено при снятии по входу 17 сигнала "Разрешение".Использование предлагаемого устрой-ства обеспечивает преимущества, зэклю чающиеся в повышении, по сравнению сизвестным, устойчивости устройства к воздействию внешней среды, что достигается за счет исключения акустических и электромагнитных помех в акустическом тракте ус1640546 Формула изобретения Составитель Г,МаксимочкинТехред М,Моргентал Корректор А,Осауленко.Козориз да Тираж 375 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 1012 ВНИИПственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 тройства, Это позволяет использовать его вжестких условиях эксплуатации при высоком уровне акустических и электромагнитных помех,Ультразвуковое устройство для измерения линейных перемещений, содержащее звукопровод, установленные на его концах 10 демпферы и стабилизатор растягивающих усилий, неподвижно закрепленные на звукопроводе элемент считывания и ограничители перемещений, элемент записи, выполненный с возможностью перемеще ния по звукопроводу между ограничителями перемещений, предназначенный для кинематического подключения к объекту перемещения, последовательно соединенные формирователь импульсов записи и усили тель записи, выход которого подключен к элементу записи, блок вычисления результата и усилитель считывания, вход которого подключен к выходу элемента считывания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено вторыми звукопроводом, элементом считывания, усилителем считывания и блоком вычитания, первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом блока вычитания, вход синхронизации объединен с входом синхронизации формирователя импульсов и предназначен для подачи на него сигнала, второй звукопровод установлен своими концами с акустическими демпферами и расположен параллельно первому звукопроводу, второй элемент считывания установлен неподвижно на втором звукопроводе соосно с первым элементом считывания и подключен к входу второго усилителя считывания, выход последнего и первого усилителя считывания подключены к соответствующим входам блока вычитания, а выход блока вычислений служит выходом устройства.