Ультразвуковой наклономер

АКОП ИЗОБРЕТЕНИЯ нту Р йской Федерации(71) Пензенский политехнический институт(73) Демин Станислав Борисович(8) Авторское свидетельство СССР И 861941, кл,О 01 С 9/18, 1980.(7) Устройство содержит: 1 кольцевой магнитострикционный звукопровод (1), 1 поводок (2), 1 поляризатор (3), 1 шарнир (4), 1 акустический поглотитель (5), 1 отражатель (6), 1 сосредоточенныи тел Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(51) о 0 01 С 9 18 элемент считывания (7), 1 генератор импульсов (8), 1 усилитель записи (9), 1 усилитель - формироваь считывания (10), 1 блок кодирования и вычислений (11), 1 шину управления (12), и - шин данных (13), пт - шин знака наклона (14), 12-8-9-5, 7-10-11-13, 8-11-14, По разные стороны от акустического поглотителя размещены отражатель и сосредоточенный элемент считывания установленные так же, как и поглотитель, на звукопроводе. Шарнир раотоложен в центре оси звукопровода и соединен посредством поводка с поляризатором, размещенным на звукопроводе и выполненном с возможностью перемещения вдоль него. 3 иягенератора 8 импульсов, вход которого подключен к шине 12 управления. Первая и вторая группы выходов блока 11 кодирования и вычислений подключены к шинам 13 данных и шинам 14 знака наклона соответственно.Ультразвуковой наклономер работает следующим образом.Первоначально преобразователь (фиг.1) находится в заблокированном состоянии. По сигналу "Разрешение" (фиг.За), подаваемому по шине 12 управления, он переводится в режим работы, Запускается генератор 8 импульсов, вырабатывающий прямоугольные видеоимпульсы с частотой опроса первичного преобразователя 1 оо = 1/Топ 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и контроля углового отклонения объекта.Целью изобретения является повы шение разрешающей способности преобразователя за счет увеличения базы прохождения упругой волной С-образного акустического тракта.На Фиг,1.приведена структурная схема 10 ультразвукового наклономера; на фиг, - вариант выполнения его блока кодирования и вычислений; на Фиг,З - основные временные диаграммы, поясняющие работу ультразвукового наклономера. 15Ультразвуковой наклономер (фиг.1) содержит С-образный эвукопровод 1 из магнитострикционного материала с радиусом закругления й, поводок 2, поляризатор 3, шарнир 4, акустический поглотитель 5, отра жающую нагрузку 6, сосредоточенный элемент 7 считывания, генератор 8 импульсов, усилитель 9 записи, усилитель-формирователь 10 считывания, блок 11 кодирования и вычислений, шину 12 управления, и-шины 25 13 данных и в-шины 14 знака наклона, Магнитострикционный звукопровод 1 заключен в акустический поглотитель 5. С одной стороны от него на звукопроводе 1 неподвижно закреплен сосредоточенный элемент 7 30 считывания, подключенный через усилитель-формирователь 10 считывания и сигнальному входу блока 11 кодирования и вычислений, а с другой стороны - отражающая нагрузка 6. На рабочей части звуко провода 1 закреплен поляризатор 3, выполненный с возможностью перемещения, кинематически подключенный через поводок 2 и шарнир 4 к осевому центру звукопровода 1. Выход усилителя 9 записи 40 гальванически подключен к звукопроводу 1 через акустический поглотитель 5. Его вход соединен с опорным входом блока 11 кодирования и вычислений, а также с выходом(фиг.З,б), которые проходят на опорный вход блока 11 кодирования и вычислений и вход усилителя 9 записи. Производится обнуление счетчиков 20-22 блока 11 кодирования и вычислений и возбуждение усилителя 9 записи. На его выходе формируется токовый сигнал записи, который проходит в среду магнитострикционного звукопровода 1 и возбуждает под поляризатором 3 упругую волну кручения вследствие магнитомеханического преобразования (эф. Видемана). Эта волна в следующий момент времени распространяется в обе стороны по С-образному эвукопроводу 1.Так, распространяясь в сторону сосредоточенного элемента 7 считывания, упругая волна достигает его через искомое время1Т =Кргде- расстояние от сосредоточенного элемента 7 считывания до поляризатора 3 по огибающей звукопровода 1 и считывается вследствие магнитоупругого преобразования (эф.Виллари), Поступая на вход усилителя-формирователя 10 считывания, аналоговый сигнал (фиг,З.в) усиливается, преобразуется в прямоугольный видеоимпульс (фиг.З.г) и проходит на сигнальный вход блока 11 кодирования и вычислений, переключая его Т-триггер 15 (фиг.2, фиг.З.е,ж), По Фронту его сигнала переключается второй Т-триггер 16 (фиг.З.д), что вызывает запуск измерительного генератора 17 (фиг.З.з,и,к). Его счетные сигналы, следующие с частотой дискретизации временного интервала перемещения 1 о " 1/То, проходят на входы логических элементов 18, 19 И и подсчитываются первым счетчиком 20 (фиг.З,з). Импульсы генератора 17 одновременно проходят через открытый второй логический элемент 19 И на счетный вход третьего счетчика 22 (фиг.З.и) и накапливаются, формируя код перемещения1Й=ТГ= ф Г1 1 о у о (2)Другая упругая волна распространяется по звукопроводу 1 в сторону отражающей нагрузки 6, достигает ее, испытывает отражение без изменения фазы и профиля волны и распространяется в сторону сосредоточенного элемента 7 считывания, который достигает через искомое время(3) где Ь - расстояние от поляризатора 3 до отражающей нагрузки 6 по огибающей звукопровода 1.В результате на выводах сосредоточенного элемента 7 считывания формируется аналоговый сигнал считывания, преобразуемый в прямоугольный.видеоимпульс усилителем-формирователем 10 считывания (фиг.З,г). Производится переключение Т- ,триггеров 15,.16, что ведет к останову измерительного генератора 17, блокированию логических элементов 18, 19 И и запуску одновибратора 23 (фиг,З.л), по сигналу которого устанавливаются в исходное состояние Т-триггеры 15, 16 (фиг.З,д,е,ж,). На выводах второго счетчика 21 формируется код пере- мещения 1 +21 кР, (4) М=Т 2 2 а на выводах первого счетчика 20 код полного цикла преобразования перемещений, равный 1 +1М = Т Г = (Т +Т ) Г = 2 . ф Г3 о 1 2 о Ч оКР 1 М=М-М=2 ф Г 4 з в Ч оУЛЬТРАЗВУКОВОЙ НАКЛОНОМЕР, содержащий -кольцевой звукопровод, акустический поглотитель, установленный на звукопроводе, генератор импульсов и блок кодирования и вычисления, отличающийся тем, что, с целью определяющий угловое отклонение а объекта от положения вертикали в относительных значениях.С выхода второго и третьего счетчиков 21, 22 коды (2), (4) поступают на входы второго вычитателя 25, где производится вычисление относительного значения кода углового отклонения объекта, равный удвоенной величине чувствительности переме- щенияПо относительным значениям кодов (б),(7) отклонения объекта от вертикали а- -121/0,01745 В в третьем вычитателе 27 производится вычисление результирующего 5 кода удвоенной разрешающей способностипо перемещению, равный 11 -111:111 11- 1 г4 БКР Знак кода (8) отклонения объекта вычисляет цифровой компаратор 28 и представля ет его в виде в"3-разрядного кода 100 - отклонение влево,010 - отклонения нет,001 - отклонение вправо. М = М-М= зн з в(9) Таким образом, выполнение звукопровода первичного преобразователя С-образным с отражающей нагрузкой повышает в два раза его разрешающую способность 45 при заданной частоте дискретизации временного интервала перемещения (8) по сравнению с прототипом. Кроме того, выполнение звукопровода металлическим позволяет одновременно повысить надеж ность, технологичность ультразвукового наклономера, способствуя расширению области технического приложения. повышения разрешающей способности, 55 в него введены усилитель записи, усилитель - формирователь считывания, сосредоточенный элемент считывания, поляризатор, отражатель, поводок, шарнир и шины управления данных и знака наклона, при этом выход генератора имНа выходе логического элемента 29 25 ИЛИ формируется сигнал (О/1), которым переключаются входы цифрового коммутатора26, определяя однозначное прохождение .кодов (6), (7) на входы третьего вычитателя.27 (8). С выходов блока 11 кодирования и 30 вычислений код Мк проходит на п-шины 13данных с формированием сигнала "Угол наклона". Код Мэн знака наклона с других вы-:ходов блока 11 проходит на щ-шины 14знака наклона, формируя сигнал "Знак на клона". На этом цикл преобразования завершается и преобразователь переходит врежим ожидания очередного цикла, который выполняется по сигналу генератора 8импульсов.401811265 7,3д ль С.ДеминМоргенталКорре Состав Техред илипенк Ред е Тираж Подпи НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 49 Производственно-изд -издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин пульсов подключен к опорному входу блока кодирования и вычисления и входу усилителя записи, выход которого соединен с акустическим поглотителем, по разные стороны от которого на звукопроводе размещены отражатель и сосредоточенный элемент считывания, подключенный к усилителю - формирователю считывания; выход которого соединен с сигнальным входом блока кодирования и вычисления, первые и вторые выходы которого подключены соответственно к шинам данных и знака наклона, выход генератора импульсов подключен к шине управления, 5 причем звукопровод выполнен из магнитострикционного материала, шарнир расположен в центре оси звукопровода и соединен посредством поводка с поляризатором, расположенным на звуко- проводе и выполненным с возможностью перемещения вдоль него, .