Устройство для измерения длины, скорости и ускорения

(5) 4 (1 01 В ,1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Ленинградский институт точной механики и оптики(56) Патент США ЬЪ 3702404,кл, б 01 В 7/04, 1972.(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышениякачества нанесения измерительных меток. Спомощью блока 4 монодисперсных капель наносятся метки на объект 2 измерения, одновременно запускается генератор 7 эталонной частоты. При входе метки в область регистрации сраоатываст блок 5 считывания метки, посылается команда на печать следуюгцей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного нага между метками 1 к, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и 14 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага. Блок 5 индикации и регистрации пути регистрирует длину с начала измерения. Блоки 13, 14, 16 и 1 определяют и регистрируют скорость и ускорение. Блок 10 электростатического управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояние между соседними метками. При нажатии на кнопку Стоп относительное перемещение каретки 3 и объекта 2 прекращается и электронные блоки переключаются в исходное состояние. 3 ил.13521 10 4 нанесения меток (генератор монодисперсных капель) и блок 5 считывания меток (фотодатчик, волоконная линеика, ПЗС-линейкан5 и т.п.), В частности, в качестве измеряемого об ьекта может выступать рулонный материал (стальной лист, ткань, и т.д.). Командный блок 6 кнопкой Пуск связан с входом блока 1 управления приводом, запускающим входом генератора 7 эталонной частоты и через вход схемы 8 ИЛИ с генератором 4 монодисперсных капель для нанесе 25 ЗО 3540 45 50 55 Кп;пн ) 1Изобретение относится к измерительной технике.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения качества нанесения измерительных меток.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - генератор монодиснерсных капель, варианты.Схема реализации устройства (фиг. 1) содержит блок 1 управления приводом измеряемого Объекта 2 или относительным перемещением объекта 2 и каретки 3, на которой жестко смонтированы на базовом заданном расстоянии 1.юодин от другого блок ния меток 9 в виде оптически или электромагнитно распознаваемых точек из красящих жидкостей или расплавов (чернила, краски, расплавленная смола, припои и др.). Ге,нератор 4 капель электрически соединен с блоком 10 электростатического управления дискретностью шага (расстоянием между соседними точками). Кнопка Стоп электрически соединена с входом блока управления приводом, блокирующим (запрещающим) входом генератора 7 эталонной частоты, входами сброса счетчиков 11 и 12 пути и скорости соответственно, и блоков 13 и 14 вычисления скорости и ускорения соответственно. Выход генератора 7 эталонной частоты электрически соединен со счетным входом счетчика 12 скорости, выход которого подключен к входам блоков 3 и 14 вычисления скорости и ускорения. К выходам счетчика 11 пути и блоков 13 и 14 вычисления скорости и ускорения подключены блоки индикации или/и регистрации пути 15, скорости 6 и ускорения 17, соответственно (например, частомеры, отградуированные в соответствующих единицах измерения). Блок 5 считывания меток через формирователь 18 импульсов электрически соединен со вторым входом схемы 8 ИЛИ, счетным входом счетчика 11 пути и входами сброса и переноса счетчика 12 скорости и блоков 13 и 14 вычисления.Устройство (фиг. 1) работает следующим образом,При нажатии кнопки Пуск одновременно запускается генератор 7 эталонной частоты (например, блокинг-генератор, мульти- вибратор, или синусоидальный генератор с высокой стабильностью и частотой следования импульсов), срабатывает генератор 4 капель, посылая к измеряемому объекту одну каплю (или серию капель для получения 842не одной точки, а сразу риски-штриха, скорость полета капель должна примерно на порядок превышать скорость измеряемого объекта), а также начинает движение объект измерения, Для повышения точности измерения вводится ьремя задержки момента начала движения объекта измерения до момента осаждения капли (вводят соответствуюгцую схему в блок 1 управления). При входе метки (ее переднего края) в область регистрации срабатывает блок считывания метки, посылается команда на печать следующей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного шага между метками 1, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и 4 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага. Счетчик 11 пути и его регистрирующий блок 15 выполняют операцию 5=Х 1 Ыгде 5, - пройденный путь (длина, расход)с начала измерения;М, - количество зарегистрированныхблоком 5 меток.Счетчик 12 скорости совместно с блоками 13 и 14 вычисления и блоками 6 и 17 регистрации скорости и ускорения реализуют следующие операции:Ы ЛЪ М 1 1Тп Л Т п; и, / где Ч;, а; - скорость и ускорение в текущиймомент времени;Т - период генератора 7 эталоннойчастоты,п 1 - количество импульсов, выданныхгенератором 7 за время последнего шага;п;- соответственно за время предыдущего шага.Следовательно, в блоке 14 должно сохраняться значение в течение последующеговременного интервала. Блок электростатического управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояниемежду соседними метками, тем самым увеличивая точность измерения. При нажатиина кнопку Стоп относительное перемещение каретки 3 и объекта 2 прекращается, и электронные блоки переключаютсяв исходное состояние.На фиг. 2 представлен генератор монодисперсных капель, который включает форсунку 19, сменный сопловой элемент 20 (конус медицинской иглы) с приклееным вместо иглы соплом 21 (часовой камень),корпус 22, штуцер 23 и трубопровод 24,соединенный с источником постоянного давления (не показан), пьезокерамические диски 25, обращенные к электроду 26 (шайбаиз фольги) одноименными электродами, причем электрод 26 соединен проводом с гене 13521843ратором переменного напряжения синхронизации каплеобразования (не показан).Использование конуса от медицинской иглыи часового камня существенно упрощаетизготовление соплового элемента и снижаетего стоимость. Длина консольной части форсунки от стенки 22 корпуса (со стороныпьезокерамики) до сопла кратна нечетномучислу четвертей длины волны упругой деформации в форсунке. Фильтр 27 расположен в пустоте посадочного конуса и обеспечивает фильтрацию жидкости в непосредственной близости у сопла, Форсунка со стороны сопла имеет острую кромку по всемупериметру, что обеспечивает плавное сопряжение внутреннего канала с сопловым элементом и исключает образование воздушных 15пробок.Подвод жидкости выполняется по боковой поверхности буртика форсунки черезколенообразный канал в форсунке. Для снижения вибрации штуцера и трубопроводаони размещаются в непосредственной близости к пьезокерамике, т.е. к узловому сечению, которое неподвижно, Зажим сборных элементов осуществляется посредствомпружины 28 и регулировочной гайки 29(для регулирования усилия прижима буртика форсунки, пьезокерамических, пьезокерамических элементов, электрода и корпуса).Втулка 30 (например, фторопластовая) выполняет функции изолятора и базирующегоэлемента,Генератор (фиг. 2) капель работает следующим образом.По трубопроводу 24 под постоянным давлением подается рабочая жидкость, котораявытекает через сопло 21 в виде ламинарной сплошной струи. При подаче на электрод 26 напряжения синхронизации (второй 35провод подключен к корпусу) пьезокерами- .ка начинает испытывать осевые растяженияи сжатия, которые передаются к соплу.При этом жидкость в окрестности соплаиспытывает знакопеременную модуляцию 40давления, и струя приобретает пульсациискорости истечения. Появляющиеся перетяжки в струе нарастают экспоненциальнои приводят к дроблению струи на регулярный поток капель. Капли в дальнейшеммогут быть заряжены и отклонены для точечной или мозаично-матричной маркировки.Неиспользованные капли попадают в ловушку 31 через элемент 32 и электрод 33.На заряжающий электрод ЗЗ подаются вмомент. отрыва капли импульсы, пропорциональные требуемому отклонению. Причем 50можно ввести две пары отклоняющих пластин. Одно отклоняющее поле используетсядля отклонения по вертикали (в частности,для прочерчивания вертикальных меток),а второе (не показано) - для управления дискретностью шага. Блок 34 связывает генератор капель с командным блоком 6.В другом варианте генератор капель(фиг. 3) включает корпус 35 с систе 4мой 36 капиллярных каналов, пьезокерамический преобразователь 37 электрических импульсов Ьс в импульсы давления.Шланг 38 связывает генератор 39 капель с резервуаром с маркирующей жидкостью 40. Предусмотрены электроды 41 коронноимпульсного датчика пролетающих капель, на который подается напряжение Ь с сопротивления К снимается сигнал регистрации пролетающих капель. Электроды 42 создают неоднородное отклоняющее электрическое поле.Генератор капель функционирует как безклапанный насос для покапельного перекачивания жидкости. На каждый эчектрический импульс пьезокерамический преобразователь создает в камере импульс давления, под действием которого из сопла 43 выбрасывается капля 44 (одна капля на каждый импульс). Геометрические размеры капилляров 36, сопла 43, свойства жидкости (вязкость, плотность, смачиваемость, способность испаряться), материал сопла подобраны так, что обеспечивается диодный эффект, т.е. при подаче импульса (расширение пьезокерамики) через сопло выбрасывается одна капля, а при снятии импульса жидкость из резервуара 39 всасывается в генератор капель, но всасывание воздуха через сопло 43 исключается. Между отключающими электродами 42 создается импульсное резко неоднородное электрическое поле, которое отклоняет даже незаряженные капли.Фор,иула изобретения Устройство для измерения длины, скорости и ускорения, содержащее блоки нанесения и считывания меток, отстоящие один от другого на заданном расстоянии в направлении измерения, счетчик скорости и соединенный с ним блок вычисления скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, блок нанесения меток выполнен в виде генератора монодисперсных капель, а устройство снабжено командным блоком, включающим кнопки Пуск, Стоп и блок электростатического управления дискретностью шага, выходом соединенный с входом генератора монодисперсных капель, генератором эталонной частоты, входом соединенным с кнопкой Пуск, а выходом - с входом счетчика скорости, блоком вычисления ускорения, первым входом соединенным с выходом счетчика скорости, вторым и третьим входами - со вторым и третьим входами блока вычисления скорости соответственно, счетчиком пути, входом соединенным с третьим входом блока вычисления ускорения, формирователем импульсов, входом соединенным с выходом блока считывания меток, элементом ИЛИ, входом соединенным с выходом формирователя импульсов и первым входом счетчика пути и вторым входом счетЧика скорости, а выходом - со вторым входомро генератора монодисперсных капель, индика. торами ускорения, скорости, пути, входами соединенными с выходами блоков вычисления ускорения и скорости и счетчика пути, кнопка Стоп электрически соединена со вторыми входами генератора эталонной частоты, блока вычисления скорости, счетчика пути и третьим входом счетчика скорости, кнопка Пуск электрически соединена со вторым входом элемента ИЛИ. коваКорректор М. МаксимишПодписноеделам изобретений и открытийаявб т 4/5