Устройство для преобразованияперемещения b код

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоцмалистическикРеспублик(51) М. Кл.э б 08 С 9/04 Гасударственный кемнтет СССР Опубликовано 15,05,81. Бюллетень18Дата опубликования описания 25.05.81 по делам изобретений н открмтий(54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОДИзобретение относится к системам автоматического преобразования аналоговогосигнала в дискретный сигнал, а именно кустройствам для преобразования перемещения в код,Известны преобразователи перемещенияво временной интервал и перемещения вовременной интервал и в код, служащие дляпреобразования линейных и угловых механических перемещений и содержащие магнитострикционную линию задержки, одиниз магнитострикционных преобразователей 1 Окоторой выполнен подвижным относительнозвукопровода и прикреплен к объекту перемещения. В таком преобразователе дляполучения информации о перемещении используется время распространения ультразвукового импульса между передающим и15приемным магнитострикционным преобразователями 1) .Недостатком таких преобразователейявляется низкая точность преобразования,обусловленная во-первых температурной аонестабильностью скорости звука в материале звукопровода, а во-вторых - большойвеличиной скорости звука вызывающей необходимость измерения малых временныхинтервалов,Наиболее близким техническим решениемк данному изобретению является устройстводля преобразования перемещения в код,содержащий магнитострикционнный звукопровод, концы которого связаны с поглотителем звуковых волн, натянутый параллельно направлению перемещения подвижногообъекта, магнитострикционный преобразователь-передатчик, закрепленный на неподвижном основании, магнитострикционныйпреобразователь-приемник, закрепленныйна подвижном объекте, управляемый генератор и формирователь выходного сигнала 2.В качестве информации о перемещенииобъекта используется период импульсов генерируемых устройством, который равен сумме времени распространения ультразвукового импульса по звукопроводу между передающим и приемным преобразователями и времени задержки импульса в формирователевыходного сигнала.Недостатком такого устройства являетсянизкая точность преобразования перемещений во временной интервал, обусловленная35 40 4550 автогенератора 17, управляемого напряжением, усилителя 18 формирователя импуль-, 55 температурной нестабильностью скорости звука в материале звукопровода,Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования перемещения в код введены управляемый генератор, фазовый детектор, два делителя частоты два преобразователя частоты, преобразователь фазы в код и дополнительный магнитострикционный преобразователь-приемник, расположенный на неподвижном основании, выход управляемого генератора подключен к входам первого и второго делителей частоты и к первому входу преобразователя фазы в код, выход первого делителя частоты соединен с первым входом первого преобразователя частоты, с магнитострикционным преобразователем-передатчиком и с первым входом фазового детектора, выход второго делителя частоты соединен с вторыми входами первого и второго преобразователей частоты, выход основного магнитострикционного преобразователя-приемника соединен с первым входом второго преобразователя частоты, выход дополнительного магнитострикционного преобразователя-приемника подключен к второму входу фазового детектора, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выходы первого и второго преобразователей частоты соединены соответственно с вторым и третьим входами преобразователя фазы в код.На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит магнитострикционный звукопровод 1, поддерживающий в натянутом состоянии пружиной 2, на, одном конце звукопровода расположен поглотитель 3 ультразвуковых волн, вдоль звуко- провода 1 размещены магнитострикционный преобразователь-передатчик 4, основной магнитострикционный преобразователь- приемник 5, дополнительный магнитострикционный преобразователь-приемник 6. Преобразователи 4 - 6 выполнены идентичными по конструкции и содержат катушки 7 - 9 намотанные на звукопровод 1, постоянные магниты 10 - 12 и резонансные узкополосные согласующие трансформаторы 13 - 15, причем между катушками 7 - 9 и звукопроводом 1 имеется зазор, Магнитострикциоцные преобразователи 4 и 6 закреплены на неподвижном основании устройства, а преобразователь 5 закреплен на объекте перемещения и может перемещаться вместе с ним вдоль звукопровода. Устройство содержит также управляемый генератор 16, который управляется по частоте напряжением и состоит из сов с логическими уровнями и усилителя 19 постоянного тока, который является одновременно и фильтром нижних частот, первый 5 10 15 20 25 30 делитель 20 частоты с коэффициентом деления и, второй делитель 21 частоты с ко,- фициецтом деления гп не равным и, фазовый детектор 22, состоящий из резонансного усилителя 23 и детектирующего каскада 24, первый преобразователь 25 частоты, состоящий из смесителя 26, фильтра 27 нижних частот и усилителя-формирователя 28 опорных фазовых импульсов, второй преобразователь 29 частоты, состоящий из смесителя 30, фильтра 31 нижних частот и усилителя-формирователя 32 фазовых импульсов и преобразователя 33 фазы в код.Устройство работает следующим образом.Генератор 16 вырабатывает сигнал частотой 1 в форме меандра, частота которогоделится ца и делителем 20 и на гп делителем 21. Сигнал частотой 1/и с выхода делителя 20 поступает на узкополосный магнитостриционный преобразователь-передатчик 4, настроенный на частоту 1/и, которыйвозбуждает в звукопроводе синусоидальную продольную ультразвуковую волну, бегущую вправо по магнитострикционномузвукопроводу 1 и возбуждавшую в магнитострикционных преобразователях-приемниках5 и 6, настроенных на ту же частоту, гармонические напряжения частотой, фаза которых зависит от места расположения преобразователей 5 и 6 на звукоироводе. Волна,бегущая влево от преобразователя 4, отражается от левого конца звукопроводаискладывается с волной бегущей вправо, усиливая ее, если расстояние между точкойзакрепления левого конца звукопровода 1и катушкой 7 равно четному числу полуволн.Сигнал с преобразователя 6 поступаетна один из входов фазового детектора 22,на второй вход которого поступает опорныйсигнал частотой 1/и с выхода делителя 20.Сдвиг между фазами этих двух сигналовопределяется временем распространенияультразвуковой волны между преобразователями 4 и 6 и составляетье =. - ,Лгде-длина участка звукопровода между преобразователями 4 и 6,3, - длина волны в звукоироводе.С выхода фазового детектора 22 напряжение, пропорциональное сов Ьр подаетсяца вход управления частотой генератора 16и перестраивает его частоту таким образом,чтобы приблизить к нулю напряжецие цауправляющем входе генератора 16, и следовательно, приблизить величину 23 - к 2 Х(Й(где- целое число, а М + - , -- полноечисло длин волн, укладываюгцихся ца отрезке звукопровода длиной между катушками 7 и 9 преобразователей 4 и 6. Благодаряэтому стабилизируется длина волны ЛСдвиг между фазой сигнала, снимаемогос подвижного преобразователя 5 и фазойсигнал подаваемого на преобразователь 4Х)равен 23 - , где х - расстояние междуХпреобразователями 4 и 5. Таким образом,перемещение объекта оказывается преобразованным в сдвиг фазы, причем крутизнапреобразования перемещение-фаза равна3/23, Поскольку А стабилизирована, тооказывается стабилизированной и крутизна преобразования перемещение - фаза.Изменение фазы сигнала, снимаемого спреобразователя 5, пропорциональное перемещению объекта, преобразуется в цифровой1 Юкод счетно-импульсным методом с помощьюпреобразователя 33 фаз-код после предварительного понижения частоты этого сигналапреобразователем 29 частоты.Сигнал частотой 1/п с преобразователя 5 1 зпоступает на первый вход смесителя 30, навторой вход которого поступает гетеродинный сигнал частотой 1/п от делителя 21. Самая низкая частота в спектре на выходесмесителя 30 составляет 1 п - гп)/п гп, остальные спектральные составляющие имеютчастоты в два и более раз превышающиеэто значение, и легко подавляются фильтром31 нижних частот. Гармонический сигналчастотой 1(п - гп)/п гп с выхода фильтра 31проходит через усилитель-формирователь 32, дгде он усиливается и из него формируютсяфазовые импульсы, поступающие на второйвход преобразователя 33 фаза-код. Преобразователь 25 частоты точно таким же образом, как и преобразователь 29 частоты,формирует опорные фазовые импульсы та- Зфкой же частоты 1 (и - гп)/п гп, поступающиена первый вход преобразователя 33 фазакод,Для повышения разрешающей способности преобразования фазы в код желательно, чтобы и и гп были большими и близкими друг к другу числами: Целесообразновыбирать гп = и - 1 в этом случае, разрешающая способность будет 2 /и (и - 1).Экономический эффект от использованияустройства для преобразования перемеще- Юния в код обусловлен отмеченными вышеего техническими преимуществами. Формула изобретенияУстройство для преобразования перемещения в код, содержащий магнитострикционный звукопровод, один конец которого связан с пружиной, а другой - с поглотителем звуковых волн, магнитострикционный преобразователь-передатчик, закрепленный на неподвижном основании, магнитострикционный преобразователь-приемник, закрепленный на подвижном объекте, отличающийся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены два делителя частоты управляемый генератор, фазовый детектор, два преобразователя частоты, преобразователь фазы в код и дополнительный магнитострикционный преобразователь-приемник, расположенный на неподвижном основании, выход управляемого генератора подключен к входам первого и второго делителей частоты и к первому входу преобразователя фазы в код, выход первого делителя частоты соединен с первым входом первого преобразователя частоты, с магнитострикционным преобразователем-передатчиком и с первым входом фазового детектора, выход второго делителя частоты соединен с вторыми входами первого и второго преобразователей частоты, выход основного магнитострикционного преобразователя-приемника соединен с первым входом второго преобразователя частоты, выход дополнительного магнитострикционного преобразователя-приемника подключен к второму входу фазового детектора, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выходы первого и второго преобразователей частоты соединены соответственно с вторым и третьим входами преобразователя фазы в код.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР262518, кл, б 08 С 9/04, 1968.2, Авторское свидетельство СССР190244, кл. б 08 С 9/04, 1964 (прототип).Составитель И. Назаркина Редактор Н. Воловик Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши Заказ 3711/80 Тираж 691 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская набд. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4