Преобразователь линейных перемещений в код

(1)5 Н 03 М 1/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нейных перемещений в код, содержащийкорпус, демпфер, магнитную жидкость,постоянный кольцевой магнит, первыйсчетчик, усилитель, два генератораимпульсов, введены управляемый генератор импульсов, амплитудный детектор, источник опорного напряжения,компаратор, два триггера, элемент И,элемент ИЛИ, второй счетчик, регистр,блок деления, ультразвуковой излучатель. Поставленная цель достигаетсяза счет того, что применение магнитной жидкости в качестве звукопроводапозволило увеличить интервал времениизмерения линейньм перемещений и дополнительно повысить точность за счетнакопления времени нескольких временных интервалов при определяемом линейном перемещении и последующемусреднении накопленного интервалавремени. 1 ил,(57) Изоблинейныхствам прцифровойется повьтеля, Для етение от змерений,носится к техни именно к ср перемещений еобразова код, Цел гашение то изобретения являсти преобразоваеобразователь лиэтог ольцевой звуковой постоян ик тение относится к Изо линейнизлучател7 импульсоэфф а именно к средования перемещени ьм измерен для преобр нера ствам в цифЦ с регулиру ния, ампли ратор 10,и жения, эле емым к тудный сточни овои код.ью изобретчности пречертеже празователя ия является п бразователя,ведена блок-схемаинейных перемещений ние т Наент ИЛИ 4 импултриггер импульс 0 импул генератор импульсов, счетчик 18 г атор в код, Преобразовател переме выпол иала, ь линеиных т корпус 1 тного мате ь 2, содер енерия,Пр нии в код содержиненный из немагнимагнитную жидкосромагнитные част бразователь код работает еремеобразом,нет ащую фер 4.,ледующим ы 3, демпф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР . ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Куйбышевский политехнический институт им, В,В.Куйбышева(56) Авторское свидетельство СССР Р 855710, кл.Н 03 М 1/50, 1979.Авторское свидетельство СССР Ф 1115081, кл,Н 03 М 1/22, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕ 1 ЦЕНИЙ В КОД й магнит 5, ульть 6, управляемый ов, усилитель 8 ициентом усилетектор 9, компа опорного напря, триггер 13, сов, счетчик 5 16, регистр 17, в, элемент И 19, сов, блок 21 деле 1596459Генератор 14 импульсов генерирует периодическую последовательность прямоугольных импульсов с периодом повто. рения, определяемым соотношениемХ максвоа Ч фгде Х, - максимальное измеряемоеперемещение; 10Ч - скорость ультразвука в жидкости 2,С выхода генератора 14 периодическая последовательность прямоугольныхимпульсов поступает на вход управляемого генератора 7 импульсов, которыйгенерирует радиоимпульсы с периодомповторения, определяемым импульсами с генератора 14. Радиоимпульсы свыхода управляемого генератора 7 импульсов поступают на вход ультразвукового излучателя 6, который преобразует радиоимпульсы в ультразвуковые импульсы. Ультразвуковое излучатель 6 совмещенного типа, т.е, он может излучать ультразвуковые колебания и принимать их, Улвтразвуковыеимпульсы, распространяясь в магнитнойжидкости 2, отражаются от слоя ферромагнитных частиц 3, концентрирующихся 30под кольцевым магнитом 4, и воспринимаются ультразвуковым излучателем 6,Отражение ультразвуковых импульсовот ферромагнитных частиц 3 связано стем, что в месте их сосредоточенияизменяется акустическое сопротивлениесреды. Коэффициент отражения определяется соотношением40, Ч,+ ,Ч,где , Ч, - акустическое сопротивление магнитной жидкости 2;- плотность магнитной жид 31 45кости 2;Ч, - скорость, распространенияультразвука в магнитнойжидкости 2;Ч - акустическое сопротивление магнитной жидкости 2 50совместно с Ферромагнитными частицами 3;- плотность магнитной жидкости 2 с Ферромагнитными частицами 3; Ч 1 - скорость распространенияультразвука в магнитной жидкости 2 с ферромагнитными частицами 3.Поскольку постоянный кольцевой магнит 4 связан с объектом перемещения, то по мере перемещения магнита 4 по корпусу 1 перемещаются ферромагнитные частицы 3, тем самым перемещается в жидкости 2 слой с более высоким акустическим сопротивлением, от которого происходит отражение ультразвуковых волн. Часть энергии ультразвуковых колебаний, проходя через слой концентрации ферромагнитных частиц 3, достигает демпфера 4 и поглощается им. В результате отражения от слоя ферромагнитных частиц 3 ультразвуковые импульсы достигают ультразвукового излучателя 6, преобразуются им в импульсы тока и поступают на первый вход усилителя 8. Коэффициент усиления усилителя 8 возрастает по линейному закону изменяясь от 0 до К за интервал времени, равный периоду повторения Т, . Началу изменения коэффициента усиления соответствует приход импульса с генератора 14 на второй вход усилителя 8. Таким образом,в момент появления мощного зондирующего импульса на выходе генератора 7 коэффициент усиления усилителя 8 равен 0 и этот импульс не проходит через усилитель 8. К моменту прихода отраженного импульса коэффициент усиления усилителя 8 равен К и отраженный радиоимпульа проходит на вход амплитудного детектора 9. С выхода амплитудного детектора 9 продетектированный радиоимпульс поступает на первый вход компаратора 10, На второй вход компаратора 10 поступает напряжение с источника 11 опорного напряжения. Уровень этого напряжения выбирается больше максимального уровня напряжения от структурных шумов, возникающих при прохождении ультразвука через магнитную жидкость 2.В моменты пересечения продетектированного импульса, поступающего на вход компаратора 10 уровня постоянного напряжения, присутствующего на втором входе компаратора 10,на его выходе формируется прямоугольный импульс, который поступает на первый . вход триггера 13 и устанавливает его по выходу в состояние "0, Установка триггера 13 по выходу в состояние "1" осуществляется по второму входу импульсами с выхода генератора 14Преобразователь линейных перемещений в код, содержащий корпус, выполненный из немагнитного материала, с одной стороны которого размещен демп . фер, в корпусе расположена магнитная жидкость, кольцевой постоянный магнит, охватывающий корпус и установленный с возможностью перемещения вдоль него, первый счетчик импульсов, усилитель, первый и второй генераторы импульсов, отличающийся тем,что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены управляемый генератор импульсов, амплитудный детектор, источник опорного напряжения, компаратор, два триггера, элемент И, элемент ИЛИ,второй счетчик импульсов, регистр, блок деления, ультразвуковой излучатель, усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления, ультразвуковой излучатель расположен с другой стороны корпуса, выход управляемого генератора импульсов соединен с входом 5 159645 импульсов. Таким образом, пребывание- уровня напряжения в состоянии "1" на выходе триггера 13 соответствует вре- менному интервалу между зондирующим и отраженным импульсами. Далее этот временной интервал с помощью блоков 17-21 преобразуется в цифровой код.Для получения средней оценки величины перемещения усредняется И таких временных интервалов за время измерения. Время измерения определяется блоками 12, 15, 16. Это осуществляется следующим образом.На установочные входы счетчика 15 заводится уставка в виде двоичного кода, величина которой определяет время измерения, На входы элемента ИЛИ 12 поступают импульсы с выхода генератора 14 и отраженные импульсы с выхода 20 компаратора 10. Таким образом, за временной интервал, равный периоду Т на вычитающий вход счетчика 15 поступают два импульса, один с выхода генератора 14 и второй с выхода компа ратора 10 Первым импульсом с выхода элемента ИЛИ 12 устанавливается выход триггера 16 в состояние "1", тем самым Фиксируется начало времени измерения. "1", появившаяся на выходе 30 триггера 16, поступает на второй вход элемента И 19, при наличии "1" на первом входе элемента И 19 импульсы опорной частоты с генератора 20 импульсов проходят через элемент И 19 на счетчик 18 импульсов, Импульсы с генератора 20 проходят на счетчик 18 до тех пор, пока с реверсивного счетчика 15 не будет считан двоичный код И, записанный в счетчик 15 по его 40 установочным входам, после считывания последнего двоичного значения со счетчика 15 на его выходе появляется импульс отрицательной полярности (иэ 1 в 0 и затем вновь в состояние 45 "1"), Этот импульс поступает на вход триггера 16 и обнуляет его по выходу.Уровень "0" поступает на второй вход элемента И 19 и запрещает прохождение импульсов с генератора 20 импульса на 50 счетчик 18, На этом измерительный цикл заканчивается. Импульс отрицательной полярности с выхода счетчика 15 поступает также на вход записи регистра 17 и переписывает в него значение, полученное в счетчике 18, Записанное в регистр 17 значение в двоичном эквиваленте и соответствующее зна. - чению 9 6 2 ЕХ; а 4 М 2 ". с;ем --аФ Чгде ,. - время, за которое ультразвуковой импульс достигает зоныконцентрации ферромагнитныхчастиц 3;Х; - измеряемое перемещение;и - число циклов измерения, поступает на информационные входы блока 21 деления, На установочные входы блока 21 поступает уставка в виде двоичного кода, значение которой равно величине уставки, устанавливаемой на ,установочных входах счетчика 15. Блок 21 осуществляет деление значениял2 ;Е е представленного в двоичномза1 коде, на число М 2 п (где и - числоимпульсов считывания, прошедших на вход "1" счетчика 15 за интервал измерения), также представленное в двоичном коде и устанавливаемое на установочных входах блока 21. Результат измерения определяется зависимостью 1и2 .ч 1 1 фй(х)=. -- , -- = -- к 2 п и и представляется в двоичном эквиваленте на выходе блока 21. формула из обр ет ения1596459 Составитель А. Сидоренор М. Циткина Техред М,Ходанич Корректор С, Шевк Тираж 667 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 2916ВНИИПИ Госуд Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ультразвукового излучателя и первымвходом усилителявыход которого соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с первымвходом компаратора, выход которогосоединен с первыми .входами элементаИЛИ и первого триггера, выход которого соединен с первым входом элементаИ, выход которого соединен с входомпервого счетчика импульсов, выходыкоторого соединены с информационнымивходами. регистра, выходы которого соединены с первой группой входов блока деления, выходы которого являютсявыходами преобразователя, выход первого генератора импульсов соединен свходом управляемого генератора импульсов, вторыми входами усилителя,первого триггера и элемента ИЛИ,выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом компаратора,выход второго генератора импульсовсоединен с вторым входом элемента И,выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом второго счетчика импульсови первым входом второго триггера,выход которого соединен с третьимвходом элемента И, выход второгосчетчика импульсов соединен с входомзаписи регистра и вторым входом второго триггера, инФормационные входывторого счетчика импульсов соединеныс соответствующими входами второйгруппы входов блока деления и являются входами установки преобразователя,