Дискретный магнитострикционный преобразователь перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 16 8 сПуБлик . 19) 51)5 6 01 В 7/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ДИСКРЕТНЫИ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения и контроля перемещвний, применяемым в системах автоматического управления и регулирования. Цель изобретения - повышение информативности и расширение области применения. Преобразователь содержит звукопровод, выполненный в виде квадратной плоской пластины 1 из магнитострикционного материала, записывающие элементы, выполненные в виде пьезоэлементов 3 и 4, магнитную головку 10 считывания, жестко связанную с объектом Контроля, устройство 5 считывания, связанные с ним блок 6 формирования импульсов записи, канал 7 измерения перемещений по координате Х, канал 8 измерения перемещений по координате т, причем1696845 оба канала соединены также с блоком б формирования импульсоЬ записи, Измерение перемещений осуществляется поочередным возбуждением пьезоэлементами 3, 4 ультразвуковых волн в звукопроводе 1 и считыванием их магнитной головкой 10 через время задержки, пропорциональное измеряемому перемещению. Информация о пеИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения и контроля перемещений, применяемым в системах автоматического управления регулирования,Цель изобретения - повышение информативности и расширение области применения,гНа фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг,2 - конструкция магнитной головкй; на фиг,3 - схема практического применения преобразователя.Преобразователь содержит звукопровод 1 из магнитострикционного материала, выполненный в виде квадратной пластины, демпферы 2 на двух соседних торцах пластины 1, пьезоэлементы 3, 4 на двух других соседних торцах пластины 1, блок 5 считывания, связанные с ним блоком б формирования импульсов записи, соединенный с пьезоэлементами 3, 4 блок измерения, выполненный в виде канала 7 измерения перемещений по координате Х и канала 8 измерения перемещений по координате У, причем оба канала соединены также с блоком б, генератор 9 импульсов, магнитная головка 10 считывания, подключенная к входу блока 5 считывания, который выполнен в виде последовательно соединенных фомирователя 11 импульсов считывания, элемента ИЛИ 12, линии 13 задержки, Первый вход элемента ИЛИ 12 связан с выходом формирователя 11 импульсов считывания, второй вход - с кнопкой "Запуск", блок б формирователя импульсов записи, состоящий из последовательно соединенных одновибратора 14, линий 15, 16 задержки, О-триггера 17, включенного в качестве счетного триггера, тактовым входом подключенного к выходу одновибратора 14, элемента И 18, первым входом соединенною с выходом линии 15 задержки, а вторым - с выходом О-триггера 17, элемента НЕ 19, связанного также с выходом О-триггера 17, элемента И 20, первым входом подключенного к выходу линии 16 задержки, а вторым -ремещениях объекта записывается в виде двоичных кодов в регистрах 26, 4 каналов 7, 8 измерения перемещений по координатам Х, У. Блок 6 формирования импульсов записи формирует поочередные импульсы возбуждения в пьезоэлементах 3, 4 по приходу импульсов из устройства 5 считывания, 1 з.п, ф-лы, 3 ил. к выходу элемента НЕ 19, формирователей 21, 22 импульсов записи, соединенных соответственно с элементами И 18,20, выходами подключеных к пьезоэлементам 3,4,Канал измерения перемещений по координате Х выполнен в виде последовательно соединенных КЯ-триггера 23, элемента И 24, счетчика 25, регистра 26. Канал измерения перемещений по координате У также выполнен в виде последовательно соединенных К 5-триггера 27, элемента И 28, счетчика 29, регистра 30, К-входы К 5-триггеров 23, 27 связаны с выходом элемента ИЛИ 12, Я-вход КЯ-триггера 23 и установочный вход счетчика 25 - с выходом элемента И 18, Я- вход КЯ-триггера 27 и установочный вход счетчика 29 - с выходом элемента И 20, тактовые входы регистров 26, 30 - с выходом линии 13 задержки, вторые входы элементов И 24, 28 соединены с выходом генератора 9 импульсов. Магнитная головка 10 (фиг. 2) состоит из стержня 31, корпуса 32 и обмотки 33.Преобразователь работает следующим образом.При включении преобразователя на вход "Запуск" элемента ИЛИ 12 подается импульс тока из внешней цепи, При этом КЯ-триггеры 23, 27 переключаются в нулевое состояние, Одновибратор 14 вырабатывает импульс, который поступает на тактовый вход О-триггера 17 и одновременно задерживается в линии 15 задержки на время его срабатывания, О-триггер 17 из начального нулевого состояния переключается в единичное, С его выхода высокий потенциал логической единицы подается одновременно на вход элемента НЕ 19 и элемента И 18, В этот же момент времени на другой вход элемента И 18 и линию 16 задержки поступает импульс с линии 15 задержки, В последней он задерживается на. время срабатывания элементов НЕ 19 и, И 18, включенных параллельно. С выхода элемента И 18 импульс поступает одновременно на 3-вход К-триггера 23, обнуляющий вход счетчика 25, и через формирователь 21 10 15 20 25 30 35 40 45импульсов записи возбуждает ультразвуковую волну в звукопроводе 1 посредством пьезоэлемента 3, вследствие пьезоэффекта. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Элемент И 20 не пропускает импульс, так как с выхода элемента НЕ 19 на один из его входов подан низкий потенциал логического нуля, следовательно, канал измерения перемещения по координате У будет закрыт. При подаче импульса на Я-вход ВЯ- триггера 23 он переводится в единичное состояние, счетные импульсы с генератора 9 импульсов проходят через элемент И 24 и считаются в счетчике 25. Через время 11 = - , где Х - кратчайшее расстояние межХ.Чду пьезоэлементом 3 и магнитной головкой 10; Ч - скорость звука в эвукопроводе 1. Ультразвуковая волна доходит до магнитной головки 10, связанной с объектом перемещений, и вследствие обратного магнитострикционного эффекта, наводит в ней импульс ЭДС, Этот импульс через формирователь 11 импульсов считывания, элемент ИЛИ 12 поступает на вход линии 13 задержки и В-входы ВЯ-триггеров 23, 27, ВЯ-триггер 23 переводится в нулевое состо. яние, а ВЯ-триггер 27 остается в прежнем нулевом состоянии. Элемент И 24 закрывается, а в счетчике 25 будет записан двоичный код количества счетных импульсов, соответствующий времени. распространения т 1 ультразвуковой волны по звукопроводу 1 от момента ее возбуждения до момента приема, а следовательно, и перемещению объекта контроля по координате Х, Линия 13 задержки задерживает прохождение импульса на время срабатывания ВЯ-триггера.23; элемента И 24 и счетчика 25. Затем импульс с выхода линии 13 задержки поступает на вход одновибратора 14 и одновременно на тактовый вход регистра 26, который срабатывает по фронту импульса. Код из счетчика 25 переписывается в регистр 26.Второй импульс с выхода одновибратора 14 переводит О-триггер 17 в нулевое состояние и задерживается одновременно в линии 15 задержки на время его срабатывания, Так как элемент И 18 при этом закрывается, то импульс с выхода линии 15 задержки проходит линию 16 задержки и поступает на вход элемента И 20, на втором входе которого находится также высокий потенциал, поступивший с выхода элемента НЕ 19. Элемент И 20 открывается, с его.выхода импульс через формирователь 2 импульсов записи и пьезоэлемент 4 возбуждает ультразвуковую волну в звукопроводе 1, одновременно с этим обнуляет счетчик 29 и переводит ВЯ-триггер 27 в единичное состояние. Канал измерения перемещенияпо координате Х в это время закрыт. Счетные импульсы с генератора 9 импульсов проходят через элемент И 28 и с итываются в счетчике 29. Через времяУи 2= - ,Чгде У - кратчайшее расстояние между пьезоэлементом 4 и магнитной головкой 10,ультразвуковая волна доходит до магнитной головки 10 и наводит в ней импульс ЭДС, Этот импульс через формирователь 11 импульсов считывания оставляет ВЯ-триггер 23 в прежнем состоянии, переводит ВЯтриггер 27 в нулевое состояние и одновременно поступает в линию 13 задержки. Элемент И 28 закрывается, в счетчике 29 будет записан двоичный код, соответствующий времени 2 распространения ультразвуковой волны по звукопроводу 1, а следовательно, и перемещению объекта контроля по координате У.С выхода линии 13 задержки импульс переписывает код счетчика 29 в регистр 30и одновременно запускает одновибратор 9. Далее повторяется процесс измерения и преобразования объекта контроля по координате Х,Импульс на вход одновибратора 14 подается с выхода линии 13 задержки с той целью, чтобы обнуление счетчиков 25, 29 происходило не раньше записи кодов в регистры 26, 30, Преобразователь можно использовать для контроля двухкоординатных, перемещений в диэлектрической жидкости, находящейся в сосуде, стенки которого выполнены их неферромагнитного материала. Для этого достаточно поместить в жидкость магнитную головку, жестко связанную с объектом контроля, а под дном сосуда разместить плоскость преобразователя (фиг.3). Ультразвуковые волны возбуждаются и распространяются не в воздухе, а в плоскости из магнитострикционного материала, что повышает помехоустойчивость преобразователя к высокочастотным шумовым поме-.хам.. Предлагаемое устройство обеспечивает независимость измерения перемещений от поворотов и вращения объекта контроля вокруг собственной оси, что обусловлено конструкцией магнитной головки,Формула изобретения1. Дискретный магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий эвукопровод из магнитострикционного материала, укрепленные на нем записывающие элементы и соединенный с ними блок формирования импульсов записи, считывв1696 В 45 Фю 3 Фиг. гСоставитель И,ЮрьеваТехред М.Моргентал Корректор М,Шароши Редактор А,Мотыль Заказ 4295 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ющий элемент и соединенный с ним блок считывания, и блок измерения перемеще. ний, о т л и ч а ю щ и й с ч тем, что, с целью расширения области применения и повышения информативности, звукопровод выполнен в виде квадратной пластины, записывающие элементы выполнены в виде пьезопреобраэователей и установлены на двух смежных ее сторонах, считывающий элемент выполнен в виде магнитной головки, установленной с воэможностью перемещения относительно звукопровода, блок измерения перемещений выполнен в виде генератора импульсов и соединенных с ним двух идентичных каналов измерений перемещений по координатам.Х и У, блок считывания выполнен в виде последовательно соединенных элемента ИЛИ и линии задержки, формирователя импульсов считывания, входом соединенного со считывающей магнитной головкой, а выходом - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с кнопкой "Запуск", блок формирования импульсов записи выполнен в виде последовательно соединенных одновибратооа, первой и второй линии задержки О-триггера, С-вход которого соединен с выходом одновибратора, О-вход - с его инверсным выходом, первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки, второй вход - с приемным входом О-триггера, последовательно соединенными элементом НЕ и вторым элементом И, вход элемента НЕ соединен с приемным входом О-триггера, второй вход второго элемента И соединен с выходом второй линии задержки, первым формирователем импульсов записи, вход которого соединен с выходом первого элемента И, а 5 выход - с первым пьезоэлементом. вторымформирователем импульсов записи, вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход - с вторым пьезоэлементом, а вход одновибратора соединен с выходом 10 линиизадержки блока считывания, каждыйканал измерения перемещения выполнен в виде последовательно соединенных ВЗ- триггера, элемента И, счетчика и регистра памяти, установленные входы триггеров 15 объединены и соединены с выходом генератора импульсов, тактовые входы регйстров памяти соединены с выходом линии задержки блока считывания, установочный вход счетчика канала измерения по координате 20 Х объединен с информационным входомЙЯ-триггера того же канала и соединен с выходом первого элемента и блока формирования импульсов записи, установочный вход счетчика канала измерения перемеще ния по координате У объединен с информационным входом триггера того же канала и соединен с выходом второго элемента и блока формирования импульсов записи, а выходы регистров памяти являются выходами 30 каждого канала измерения.2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и. й с я тем, что магнитная головка выполнена в виде цилиндрического корпуса и стержня с обмоткой, установленного коак сиально.