Способ измерения перемещений и устройство для его реализации

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11. А 114 С О 1 В 17/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СССРКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ У К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛ1 аьА эл уч тьемого оты кор гнала изменяетуковых вслн ираспространеом канале 1,от катушки в ультра т врем ния=о/у,озльт в опо- расстоя;ие ель поступаюых интервал т на изме тель времен- регистрируетгде к рас в, ко рыи /11, озб время задержкстояние от к итушкиитом иясп стоянным маг с подвижным ное измеряем ф-лы, 1 ил,ушки приемаопорциональнию. 2 с.п,китом, перем(56) Авторское свидетельство СССРВ 493045, кл. Н 04 К 15/00, 1976.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕРЕМЕЦЕНИЙИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений.Целью изобретения является повьдпение точности измерений путем изменения частоты возбуждаемой ультразвуко.вой волны для. создания постояннойскорости распространения последней,В устройстве, реализующем способ измерения перемещений, генератор периодически возбуждает ультразвуковыеволны с помощью катушки возбужденияв эвукопроводе. В катушках приема сподвижным и неподвижным магнитаминаводятся импульсы напряжения. Привоздействии дестабилизирующих факторов время задержки в опорном каналеизменяется. Изменение несущей часбуждения с постоянным магнитом докатушки приема с постоянным магнитом,Ч - скорость распространения ультразвука в эвукопроводе, постоянным.Изменение несущей частоты осуществляется при помощи генератора, управляемого напряжением Ос преобразо -вателя время-напряжение, на вход которого подается сигнал с блока вычитания. Блок вычитания сравниваетсигналы с генератора образцовых временных интервалов и первого усилителя-формирователя, Импульсы, наводимые в катушке приема с подвижным магнитом, через второй управляемыйфильтр и второй усилитель-формирова 1252667Изобретение отггоситгя к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещении.1 ель изобретения - поггьшгегггге точности измерений путем изменения частаты возбуждаемой ультразвуковойволны для создания постоянной скорости распространеция последнец,На чертеже изображено устройство,реализующее способ измерения пере- Омешений.Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 1, состоящий иэ звукопровода 2, катушки 3 воэ.букдения и двух катушек 4 и 5 приемас неподвижными и подвижными магнитами 6, 7 и 8, генаратор 9, соединенный с катушкой 3 возбуждения, опорный канал 10, соединенный с катушкой 4 приема с неподвижным магни 2 Отом 7, рабочий канал 11, соединенный с катушкой 5 приема с подвижныммагнитом 8, генератор 9 выполненныйуправляемым, опорный канал 1 О, выполненный в виде последовательно со 25единенных первого управляемого фильтра 12, соединенного с катушкой 4 приема с неподвижным магнитом 7, первого усилителя-Формирователя 13, бло -ка 14 вычитания и преобразователя 15 Мвремя-напряжение, соединенного с входом генератора 9, и вторым входомпервого управляемого фильтра 12, игенератора 16 образцовых временныхинтервалов, соединенного с вторым 35входом блока 14 вычитания, а второйвыход генератора 9 соединен с управляющими входами генератора 16 образцовых временных интервалов, блока 14вычитания и преобразователя 15 времянапряжение, рабочий канал 11, выполненный в виде последовательно соединенных второго управляемого фильтра 17, соединенного с катушкой 5приема с подвижным магнитом 8, второго усилителя-формирователя 18 и измерителя 19 временных интервалов,управляющий вход которого соединен свторым выходом генератора 9, а второй вход второго управляемого фильтра 17 соединен с выходом преобразователя 15 время-напряжение.Устройство, реализующее способ измерения перемещений, работает следующим образом, 55Генератор 9 периодически возбуждает с помощью катушки 3 возбужденияпакет продольных ультразвуковых волн Рследгтвие прямго магцитострикционцого .н 5 фекта в зцукопроваде 2. В катушках 4 и 5 ггрцема цаводятся импульсы напряжения эа счет обратного магцтострцкдцоцого эффекта. В рабочемхканале 1 время г= - , проведшее между моментам возбуждения катушки 3 гозбуждения и приемом ультразвукового импульса катушкой 5 приема, зависит от положения г подвггггого магнита 8 и скорости звука Ч в звукопроводе 2. Скорость звука Ч в материале звукопровода 2 известным образом зависит от температуры эвукопровода 2а,следовательно, и температуры окружающей среды, В опорном канале 1 Оо,время задержки= - между моментомизлучения ультразвукового импульсакатушкой 3 и моментом приема этойволны катушкой 4 зависит только отскорости звука у, так как неподвижный магнит 7 ц катушка 4 установленына фиксированном расстоянии а от катушки 3.Таким образом, время , определяется только скоростью звука Ч и несущей частотой 1 импульсных сигналов,причем период несущей частоты г выбирается в 10-15 раэ меньше длительности самого импульса для достижения достаточно узкого спектра излучаемыхультразвуковых волн. Период повторения импульсов генератора 9 выбирается больше времени 1 ,/Ч,При воздействии дестабилизирующихфакторов время задержки в опорномканале 10 изменяется. Изменением несучей частоты г излучаемого сигналаизменяют скорость продольных волн (1) и поддерживают 1 = сопяТ. В устройстве изменение несущей частоты импульсов осуществляется при помощи генератора 9, управляемого напряжением 1 с преобразователя 15 время-напряжение. Первый и второй управляемые фильтры 12 и 17 также управляются этим напряжением, которое изменяет их резонансную частоту настройки одновременно с изменением несущей частоты генератора 9.Наводимые в катушке 4 опорного канала импульсы напряжения подаются через первый управляемый фильтр 12 на первый усилитель-формирователь 13 и далее на вход блока 14 вычитания, на другой вход которого поступают1252667 импульсы с генератора 16 образцовых временньгх интервалов. Выходной сигнал с блока 14 вычитания поступает на преобразователь 15 время-напряжение, напряжение, которого управ ляет несущей частотойгенератора 9, а также частотой настройки фильтров 12 и 17, Импульсы, наводимые в катушке 5, через управляемый фильтр 17 поступают на усилитель-формироватсль 18 и далее на измеритель 19 временных интервалов для регистрации времени задержки 1к / пропорционального перемещению магнита 8 (Ч= сопяТ, если 1 =",17 под держивается постоянным). Ф о р м у л а изобретения 1. Способ измерения перемещений, 20 заключающийся в том, что возбуждают в звукопроводе магнитострикционного преобразователя катушкой возбуждения с постоянным магнитом ультразвуковые колебания и принимают их катуш ками приема с неподвижным и подвк- ным магнитами, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повьппения точности, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний от ка-З 0 тушки возбуждения до катушки приема с постоянным магнитом, сравнивают последнее с образцовым временным интервалом, изменяют частоту ультразвуковых колебаний катушки возбужде 35 ния до момента совпадения сравниваемых временных интервалов и измеряют время распространения ультразвукового импульса от катушки возбуждения до катушки приема с подвижным маг-40 нитом, по которому определяют искомый параметр. 42. устройство для измереция перемещений, содержащее магнитострикционцьп преобразователь, состоящий иэзвукопровода, катушки возбуждения идвух катушек приема с неподвижным иподвижьм магнитами, генератор, соедиценнмй с катушко возбужденияФопорный кацал, соединенный с катушкой приема с неподвижным магнитомУрабочий канал, соединенный с катушкой приема с подвижным магнитом,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, генератор выполнен управляемым, опорныйканал состоит из последовательно соединенных первого управляемого фильтра, подключенного к катушке приемас неподвижным магнитом, первого усилйтеля-формирователя, блока вычитания и преобразователя время-напряжение, соединенного с входом управляемого генератора и вторым входом первого управляемого фильтра, и генератора образцовьгх временных интервалов, соединенного с вторым входомблока вычитания, второй вьгход управляемого генератора соединен с управляющими входами генератора образцовых временных интервалов, блока вычитания и преобразователя время-напряжение, рабочий канал выполнен ввиде последовательно соединенных второго управляемого фильтра, соединенного с катушкой приема с подвижныммагнитом, второго усилителя-формирователя и измерителя временных интервалов, управляющий вход которого соединен с вторым выходом управляемогогенератора, а второй вход второго управляемого фильтра соединен с выходом преобразователя время-напряжение.1252667 Составитель Г. РьиаковаРедактор .1, Бланар Техред И,Ходанич Корректо ожо сно ак город, ул.Проектная,4 Прои венно-полиграфическое предприятие,5/43 ВПИИПИ Го по дела 13035, Мосирак 670 Под дарственного комитета ССС изобретений и открытий а, Ж, Раушская наб., д