Способ измерения линейных перемещений

(55 6 01 В 17/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(54) СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕН РЕНИЯ ЛИНЕИНЫХ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности логометрических преобразователей измерительной информации,Известен способ измерения перемещений, основанный на измерении времени прохождения ультразвукового импульса по ферромагнитному проволочному волноводу от катушки возбуждения до приемной катушки.Недостатком этого способа является невысокая точность, обусловленная изменением скорости распространения ультразвука по звуководу под воздействием дестабилизирующих факторов, например температуры.Известен способ компенсации погрешностей ультразвуковых преобразователей, основанный на одновременном синхронизированном излучении ультразвуковых ра(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности при измерении с помощью ультразвуковых логометрических преобразователей. Цель изобретения - повышение точности - достигается тем, что перед измерением устанавливают подвижную катушку поочередно в двух произвольно заданных точках на звукопроводе, в каждой точке возбуждают ультразвуковую волну и измеряют время ее распространения до приемных катушек, рассчитывают величину смещения основной и дополнительной приемных катушек и используют этот расчет при установке катушек для компенсации аддитивных погрешностей. 1 с,п.ф-лы, 1 ил. бочих и реперных импульсов, при этом приизменении параметров окружающей среды, вырабатывается сигнал ошибки, которым изменяют частоту синхронизирующих им- ( ) пульсов и период рабочих и реперных ульт-О развуковых импульсов, причем отношение этого периода к длительности реперного прямоугольного импульса оставляют постоянным.Недостатком этого способа является сложность его реализации.Наиболее близким к изобретению по а технической сущности является способ измерения линейных перемещений, заключающийся в том, что на звукопроводе установлена дополнительная приемная катушка таким образом, что приемные катушки расположены по краям звукопровода, подвижная катушка является возбуждающей и перемещается между приемными катушками, а информацией об измеряемомперемещении служит отношение интервалавремени прохождения ультразвука от катушки возбуждения до измерительной приемной катушки к сумме интервалов времени 5прохождения ультразвука от катушки возбуждения до измерительной приемной катушки и от катушки возбуждения додополнительной приемной катушки,Однако реализация такого алгоритма 10преобразования приводит к появлению погрешности нелинейности из-за наличияадекватных погрешностей в измерительноми дополнительном интервалах, обусловленных дополнительными задержками из-за 15переходных процессов в катушке возбуждения и приемных катушках, задержками всоединительных кабелях, усилителях и формирователях импульсов возбуждения и считывания, электронных схем дальнейшего 20аналого-цифрового преобразования.Цель изобретения - повышение точности.Это достигается тем, что перед измерением устанавливают подвижную катушку 25поочередно в двух произвольно заданныхточках на звукопроводе, в каждой точке возбуждают ультразвуковую волну и измеряютее распространение до приемных катушек,рассчитывают величину смещения основной и дополнительных приемных катушекпо формулетх 1Х 2 - 1 х 2Х 1Лх =Ьу 1 х 1 + 1 ут х 2 - х 1где К - масштабный коэффициент;35тх 1, у 1 - ИЭМЕрИтЕЛЬНЫй И дОПОЛНИтЕЛЬный интервалы времени в первой точке измерения;1 х 2 - ИЗМЕрИтЕЛЬНЫй ИНтЕрэаЛ ВРЕМЕНИ40во второй точке измерения;х 1, х 2 - расстояние между подвижнойкатушкой и неподвижной измерительнойкатушкой в первой и второй точках измерения соответственно, основную и дополнительную приемные катушки передизмерением устанавливают в соответствиис полученным смещением так, что знак"плюс" соответствует смещению и возбуждающей катушке, а знак "минус" - от нее,На чертеже изображен ультразвуковойпреобразователь иллюстрирующий предлагаемый способ, Преобразователь содержитзвукопровод 1, подвижную катушку 2 возбуждения, измерительную приемную катушку 3, дополнительную приемнуюкатушку 4, постоянные магниты 5, демпферы 6,Подвижную катушку 2 возбуждения перемещают в левую крайнюю точку диапазона на расстоянии х 1 от катушки 3 и у 1 откатушки 4 измеряют интервалы временираспространения ультразвука Ь 1 и ту 1,Затем катушку 2 помещают в правуюкрайнюю точку диапазона на расстоянии х 2от катушки 3 и у 2 от катушки 4 и вновьпроизводят измерение интервалов времени1 х 1 И Су 2.Тогда результаты измерения с учетомлинейного эквивалента Лх аддитивной составляющей погрешности измерительногоинтервала времениЬХ =1 задЧ,где Саад - дополнительные задержки времени в измерительном канале;ч - скорость ультразвука;равны соответственнох 1+ ЛХ - тх 1, (1)1 х 1 + у 1х 2+ Ьх -1 х 2(2)Сх 2 + Ту 2Умножив первое уравнение системы нах 2, а второе - на х 1 получимх 1 Х 2+Лх х 2= тх 1 х 2; (3)тх 1 + у 1Х 2Х 1 + Л ХХ 1 Сх 2 х 1 . (4)сх 2 + ту 2Вычитая из уравнения (3) уравнение (4),с учетом 1 х 1 + 1 у 1 = сх 2 + ту 2, находимЛу=ЛХ -СХ 1 Хг - С,2 Х 1, (5)1 х 1 + ту 1 х 2 - х 1Перемещаем измерительную приемнуюкатушку и дополнительную катушку на расстояние +АХ,Таким образом, осуществляется компенсация аддитивных погрешностей в измерительном и дополнительном каналах и,следовательно, компенсация погрешностейнелинейности всего устройства,Предлагаемый способ позволяет без дополнительных затрат значительно повыситьточность логометрических ультразвуковыхпреобразователей. Кроме того, значительносокращается время на монтаж и наладкуультразвуковых преобразователей, так какпо предлагаемому способу можно скорректировать и неточность монтажа при установке приемных катушек,Формула изобретенияСпособ измерения линейных перемещений с помощью ультразвуковых преобразователей, заключающийся в том, что на концах звукопровода устанавливают основную и дополнительную приемные катушки, подвижную катушку возбуждения располагают между ними и соединяют с объектом1739190 20 25 . Составитель Т,Головкинаедактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор Н,Король аказ 1994 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагар измерения, подвижной катушкой возбуждают ультразвуковую волну в звукопроводе, принимают ультразвуковые колебания приемными катушками, и определяют время распространения ультразвуковой волны до 5 них, а по отношению одного из этих времен к их сумме судят о величине линейных перемещений, отл и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности, перед измерением устанавливают подвижную катушку 10 поочередно в двух произвольно заданных точках на звукопроводе, в каждой точке возбуждают ультразвуковую волну и измеряют время ее распространения до приемных катушек, рассчитывают величину смещения 15 основной и дополнительной приемных катушек с учетом аддитивной погрешности по формуле К 1 х 1 Х 2 Тх 2 Х 1Ьх =Лу -1 х 1 + 1 у 1 Х 2 - Х 1 где К - масштабный коэффициент;1 х 1, ту 1 - ИЗМЕрИтЕЛЬНЫй И дОПОЛНИтЕЛЬ- ный интервалы времени в первичной точке измерения;Ь 2 - измерительный интервал времени во второй точке измерения;Х 1, х 2 - расстояние между подвижной катушкой и неподвижной измерительной катушкой в первой и второй точках измерения соответственно,а основную и дополнительную приемные катушки перед измерением устанавливают в соответствии с полученным смещением так, что знак "плюс" соответствует смещению к возбуждающей катушке, а знак "минус" - от нее.