Магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений

)5 6 01 В 17/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ительляется ет пем приАХ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Уфимский а виа Цио нн ы й институт им,Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССР Иг 996965, кл. 6 01 В 7/00, 1980.Авторское свидетельство СССР Мг 668103, кл. Н 04 К 15/00, 1978.Авторское свидетельство СССР сч. 956964, кл, О 01 В 7/00, 1980.(54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЪХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измер ной технике, Целью изобретения яв повышение точности измерений за сч редачи линейного перемещения дву емным катушкам. На последовательно соединенные передающие катушки 3 и 4 с общим постоянным магнитом 5 подаетсяс импульс тока, возбуждающий в О-образном звукопроводе 1 две встречно распространяющиеся ультразвуковые волны с одинаковой фазой. Каждая из волн проходит по всей длине звукопровода 1 и поглощается де мпфером 2. При этом волны наводят импульсы ЭДС в приемных катушках 8 и 9. Так как катушки 8 и 9 закреплены на различных сторонах гибкого звена 10 направляющего механизма, связанного с обьектом измерений, и установлены с возможностью перемещения на различных ветвях звукопровода 1, перемещение обьекта вызывает изменение расстояния между парами катушек 3 и 9 и 4 и 8, оставляя неизменным расстояние между катушками 8 и 9. Временные интервалы между импульсами ЭДС измеряют и с их помощью определяют линейное перемещение объекта, 2 ил.5 10 15 20 25 50 55 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения и контроля перемещений,применяемым в системах автоматическогоуправления и регулирования,Известен магнитострикционный преобразователь, содержащий звукопровод с демпферами, катушку возбуждения,соединенный с ней формирователь импульсовзаписи, две приемные катушки с постояннымимагнитами,два усилителя-формирователя импульсов считывания, выходами соединенных свходами схемы совпадения, выход которойсвязан с входом формирователя импульсов записи.Недостатком известного преобразователя является низкая чувствительность измерения, обусловленная его конструктивными,особенностями.Известен также магнитострикционныйдифференциальный преобразователь линейных перемещений, содержащий две передающие катушки с последовательносоединенными обмотками, две приемныекатушки с постоянными мэгнитами, два параллельно расположенных звукопровода,концы которых со стороны передающих катушек помещены в демпферы, причем обеприемные катушки жестко связаны одна сдругой и установлены с возможностью перемещения, а постоянный магнит катушкипервого звукопровода является общим дляприемной катушки второго звукопровода,Такой преобразователь имеет повышенную чувствительность и способен регистрировать направление перемещения.Однако его точность зависит от изменениятемпературы окружающей среды и качестваизготовления материала звукопровода,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является магнитострикционный преобразовательперемещений, содержащий звукопровод сдемпфером, передающую катушку с постоянным магнитом, закрепленную на концезвукопровода, и две установленные на звукопроводе приемные катушки с постоянными магнитами, одна из которых установленас возможностью перемещения.На результаты измерения указаннымпреобразователем не влияют такие дестабилизирующие факторы, как температураокружающей среды, старение материалазвукопровода и т.д однако точность егонедостаточно высока,Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, чтомагнитострикционный дифференциальныйпреобразователь линейных перемещений,содержащий эвукопровод, установленный на концах звукопровода, демпфер, передающую катушку с постоянным магнитом. закрепленную на конце звукопровода, и две установленные на звукопроводе приемные катушки с постоянными магнитами, одна из которых установлена а возможностью перемещения, снабжен направляющим механизмом с гибким замкнутым звеном и дополнительной передающей катушкой, закрепленной на втором конце эвукопровода и электрически соединенной последовательно с основной передающей катушкой. Звукопровод выполнен О-образным. Приемные катушки закреплены на различных сторонах гибкого звена направляющего механизма в противоположных одна другой точках. Вторая приемная катушка установлена на звукопроводе также с возможностью перемещения. Приемные катушки установлены на различных ветвях О-образного звукопровода, Постоянный магнит основной передающей катушки является общим для дополнительной передающей катушки. Нэ фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы.Магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений содержит звукопровод 1 из магнитострикционного материала, демпфер 2, последовательно соединенные передающие катушки 3 и 4, поляризующие магниты 5 - 7, приемные катушки 8 и 9, связанные между собой гибкой передачей 10, движение которой осуществляется с помощью направляющих роликов 11 и 12. Объект контроля жестко связан с любой из приемных катушек 8 и 9,Преобразователь работает следующим образом,При запуске преобразователя на последовательно соединенные передающие катушки 3 и 4 подается импульс тока, Вследствие прямого магнитострикционного эффекта в звукопроводе 1 возбуждаются две ультразвуковые волны с одинаковой фазой колебаний, распространяющиеся навстречу одна другой. В результате при встрече волны не затухают и каждая из них проходит по всей длине звукопровода 1, после чего они затухают в демпфере 2. Волна, распространяющаяся по нижней части звукопроводэ, проходит под приемной катушкой 8 и наводит в ней импульс ЭДС вследствие обратного магнитострикционного эффекта через время10 и ЗХо . ЬХ и ЗХо +ЬХ1 г= иЗХо +ЬХ12=1 2 12 хо .- Ьхтг=чгде ч - скорость распространения ультразвуковой волны в звукопроводе;Х(о) - начало отсчета; 5Л- измеряемое перемещение.После встречи и расхождения волн в приемной катушке 9 наводится следующий импульс через время прошедшее с момента.возбуждения волн, ав приемной катушке 8 - через время 15 также отсчитанное от момента возбуждения 20 волн в катушках 3 и 4.Время, прошедшее между наведением импульсов в катушке 9, вычисляется по фор- муле 25=т- тиЭхо "Ьх ха- Ьх 2 хо Ьс) Время, прошедшее между наведениемимпульсов в катушке 8, вычисляется по формуле х, . ьх 2(ха " ьхч35 Информацией о величине и направлении измеряемого перемещения ЬХ служит разность временных интервалов тг и 11: 40 2 я, м) 2 хой( ,ьх ч ч45Знак Ь Х зависит от направления перемещения, при этом его верхний знак соответствует случаю, изображенному начертеже,Так как при изменении температурц 50звукопровода меняется скорость распространения ультразвуковых волн, для стабилизации преобразователя по температуревводится поправка на скорость при каждомцикле измерений. Для этого определяется 55время 1 о между наведением первого импульса в катушке 8 и второго импульса вкатушке 9, либо первого импульса в катушке9 и второго импульса в катушке 8. Тогда,зная расстояние Хо между приемными катушками 8 и 9, скорость волны в звукопроводе вычисляется по формуле Вычисленная скорость ультразвуковой волны ч при каждом цикле измерений и преобразований вводится в формулу определения перемещения обьекта контроля. Поправка на скорость может непосредственно подаваться в блок вычисления преобразователя при реализации его электронной схемы. Временные интервалы 0 и Ь могут измеряться путем подсчета числа импульсов образцового генератора в счетчиках с использованием логических элементов и ЙЯ- и 0-триггеров. Блок вычислителя может быть выполнен с применением арифметико-логических устройств или аналоговых перемножителей.делителей,Таким образом, изменение формы звукопровода, введение гибкой передачи между приемными катушками и возбуждение в звукопроводе двух встречных ультразвуковых волн обеспечивают независимость точности измерения. от температуры окружающей среды и старения материала звукопровода при сохранении чувствительности и упрощение конструкции за счет примененияодногоО-образного демпфированного звукопровода вместо двух,Формула изобретения Магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений, содержащий звукопровод, установленный на концах звуковопровода демпфер, передающую катушку с постоянным магнитом, закрепленную на одном конце звукопровода, и две установленные на звукопроводе приемные катушки с постоянными магнитами, одна из которых установлена с возможностью перемещения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен направляющим механизмом с гибким замкнутым звеном и дополнительной передающей катушкой, закрепленной на другом конце звукопровода и электрически соединенной последовательно с основной передающей катушкой, звукопровод выполнен 0-образным, приемные катушки закреплены на различных сторонах гибкого звена направляющего механизма в противоположных одна другой точках, вторая приемСоставитель С, Вершиниактор А.Лежнина Техред М,Моргентал ектор М.Шарош 3 604 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 зв ная катушка установлена на звукопроводе также с возможностью перемещения, причем приемные катушки установлены на различных ветвях О-образного звукопровода, а постоянный магнит основной передающейкатушки является общим для дополнительной передающей катушки,