Преобразователь перемещения во временной интервал

(57) Изобретение оским средствам ония; а именносистемам с испо АТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯИНТЕРВАЛтносится к радиотехничвределения местоположек звуколокационнымльзованием отраженных ОСУДАРСТВЕН АЛЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 385305, кл. Н 03 М 1/50, 1971,Авторское свидетельство СССР3 Ф 855710, кл. 6 01 В 17/00, Н 03 М 1/50,1979. акустических волн, и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения в аналоговую или цифровую форму. Целью изобретения является повышение точности, быстродействия и надежности преобразователя, Для этого в преобразователь, содержащий генератор 1 импульсов, блок 2 формирования импульсов окончания временного интервала и запуска, блок 3 преобразования, разомкнутый эвукопровод 4 из магнитострикционного материала, введены элемент 9 управления частотой генератора 1, компаратор 5, счетчик 6 импульсов, элемент И 7 и фазовый дискриминатор 8, Генератор 1 импульсов выполнен в виде управляемого генератора импульсов, а разомкнутый звукоправод 4 установлен с возможностью перемещения относительно блока 3 преобразования, 3 ил.Изобретение относится к радиотехническим средствам определения местоположения, а именно к звуколокационным. системам с использованием отраженных акустических волн, и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения в аналоговую или цифровую форму.Известен преобразователь перемещения во временной интервал (авт, св. СССР Р 385305, кл, О 08 С 9/04, 1971), содеркащий управляемую акустическую линию задержки, генератор импульсов, блок возбуждения импульсов в линии задержки,5 10 блок считывания импульсов с линии задержки и измеритель временного интервала, Акустическая линия задержки выполнена на базе разомкнутого звукопровода из магнитострикционного материала. Блоксчитыва 20 женных от концов звукопроводэ, снижает точность и надежность работы преобразователя. Усложнение конструкции линии задержки применением демпферов на концах звукопровода не дает необходимого подавления отраженных импульсов, и погреш 30 ность не устраняется,Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь перемещения во временной интервал (авт, св. СССР М 855710, кл, 6 08 С 9/00, 1979 г.), содержащий генератор импульсов в виде формирователя начала преобразования, блок преобразования в виде элемента, преобразующего электрический импульс в ультра 40 звуковой, и элемента, преобразующего ультразвуковой импульс в электрический, разомкнутый звукопровод из магнитострикционного материала, измеритель временного интервала, вычислительный блок,формирователь разнополярных импульсов, блок разделения в виде счетчика, усилителя записи, элемента ИЛИ, элемента И,Для снижения воздействия отраженных . сигналов и повышения точности в преобра 50 зователе на элемент, преобразующий электрический импульс в ультразвуковой,подается серия разнополярных импульсов в последовательности, зависящей от величины выходного сигнала измерителя временного интервала. Испол зование чередования полярности импульсов позволяет осуществить взаимную компенсацию помеховых импульсов, отраженных от концов звукопровода,ния имеет возможность перемещения вдоль . длины звукбпровода относительноблока возбуждения и связан с обьектом измерения, Помеховый сигнал в линии задержки, появляющийся в виде импульсов, отраОднако преобразователь имеет ограниченную точность, малые помехозащищенность и надежность в работе, связанные смалой амплитудой импульсов на выходе линии задержки; ограничения по быстродействию из-зэ медленного затуханияпомеховь 1 х отраженнь 1 х импульсов в линиизадержки и необходимости формированияцелой серии разнополярных компенсационных импульсов для их подавления в каждомцикле преобразования.Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и надежности преобразователя.Для этого в преобразователь, содеркащий генератор импульсов, выход которогоявляется первым выходом преобразователяи соединен с входом блока формированияимпульсов окончания временного интервала и запуска, первый выход которого черезблок преобразования связан с разомкнутымзвукопроводом из магнитострикционногоматериала, а второй выход является вторымвыходом преобразователя, введены элемент управления частотой генератора, компаратор. счетчик импульсов, элемент И ифазовый дискриминатор, генератор импульсов выполнен в виде управляемого генератора импульсбв, разомкнутый звукопроводустановлен с возможностью перемещенйяотносительно блока преобразования, входкомпаратора подключен к перво у выходублока формирования импульсов окончаниявременного интервала и запуска, выходкомпаратора соединен с первым входомэлемента И и счетным входом счетчика им пульсов, выход которого соединен с вторымвходом элемента И, выход которого соединен с первым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с вторымвходом элемента И, выход которого соединен с первым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с входомэлемента управления частотой генератора,выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с установочным входомсчетчика импульсов и вторым входом фазового дискриминатора,На фиг.1 дана схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - . принципиальнаясхема блока формирования импульсов окончания временногО интервала и запуска; нафиг.З - диаграмма, поясняющая принципработы преобразователя,Приняты следующие обозначения(фигЛ): 1 - генератор импульсов; 2 - блокформирования импульсов окончания временного интервала и запуска; 3 - блок преобразования;4 -разомкнутый звукопровод;5 -кампаратор; 6 - счетчик импульсов; 7 - блока 3 преобразования, преобразуктся по- элемент И; О - фазовый дискриминатор, 9 - средством магнитной головки в периодичеэлемент управления частотой генератора 1; скую последовательность электрических 10 - первый выход блока 2; 11 - второй импульсов считывания, которые поступают. выход блока 2; 12 - первый вход элемента 5 ца выход 10 блока 2. Гаскольку амплитуда И; 13 - отарой вход элемецта И; 14 - первый импульсов считывания мала, то на вход бловход фазового дискриминатора; 15- второй ка 2 они не пропускаются цепочкой Ч 01, вход фазового дискриминатора; 1,6 - пер- ЧР 2(фиг.2), В блоке 2 импульсы считывания вый выход преобразователя; 1.7 - отарой через сопротивление В 1 (фиг,2) поступают выход преобразователя 10 на первый вход компаратора 001, КомпараГенератор 1 свлэац через блок 2 с бло- тор 001 (фиг,2) формирует из импульсов комЗ, который посредством магнитного по- считывания прямоугольные импульсы, перля взаимодействует са зоукопроводом 4. вый из которых поступает через выход 11 Звукопровод выполнен, например, из маг- блока 2 на второй выход 17 преобразоватецитострикцианногоферри иустановленс 15 ля(фиг.1),Задержка тмеждуимпульсамина возможностью перемещения вдоль его дли- первом выходе 16 и отаром выходе 17 прены 1 относительно блока 3. Блок 3 выполнен, образователя(фиг.1) связана с перемещенинапример, на базе магнитной головки с по- ем следующим образом:стоянньел магнитом МЗ. Зазор головки рас- к= 21/ч,положен вблизи звукопрооода на 20 где ч - скорость звука в звукопроводе 4; расстоянии 1 и 12 от концов звукапрооода, 1 - расстояние от рабочего зазора голо- Счетчик 6 имеет кратность пересчета ЗК+4, вки блока 3 до ближайщего конца звукопропри К = О, 1, 2, п, где и - целое число. вода 4.Установочный вход В счетчика 6 подключен Каждый импульс генератора 1 паступак выходу генератора 1, а счетный вход С 25 ет на установочный вход В и абнуляет счет- счетчика 6 подключен к выходу компаратора: чик 6. Компаратор 5 (фиг,1) формирует 5. прямоугольные импульсы, которые подаютПреобразователь, работает следующим ся ца счетный вход С счетчика 6. Поскольку образам, Генератор 1 находится оавтаколе- счетчик 6 имеет кратность пересчета ЗК+4, бательном режиме. С генератора 1 на вход 30 то на выходе элемента И 7 проходят импульблака 2 поступают короткие по длительна- сы считывания, соответствующие временсти прямоугальцье электрические импуль- ной задержке х; = 2 (К+ 1) 1/ч,сы возбуждения. Каждый из них проходитИмпульсы с выхода элемейта И 7 постучерез диоды Ч 01 и Ч 02 на первый выход 10 пают на фазовый дискриминатор 8. Фазаблока 2 ина первыйоыхад 16 преобразооа вый дискриминатор 8 и элемент 9 теля. На отарам выходе 11 блока 2 импульсы управления частотой генератора 1 образуют отсутствуют, паскалькукампаратар 001 за- цепь фазавай автападстрайки автагенеракрыт этим же импульсом, поступающим ца тора 1, осуществляя по поступающим с выего страбирующий вход 2 (фиг.2). Цепь хода элемента И 7 импульсам подстройку В 1 УОЗЧ 04 ограничивает амплитуду им периода повторения автогенератара Т о сапульса возбуждения на входе компаратора ответствии с соотношением Т = 2(К+1)1 Й.001 (фиг,2) для предаторащеция выхода его При этом амплитуда электрических импульиз строя. 8 блоке 3 преобразооания посту- сав считывания на выходе блока 3 резко пивший с оыхода 10 блока 2 импульс воз- возрастает, поскольку в звукаправоде пробуждения гасредстоам .магнитной головки 45 исходит кагерентнае накопление импульсао преобразуется вблизи ее рабочего зазора в считывания, Для пояснения на фиг,З приоеимпульсное магнитное поле, пронизываю- дена диаграмма формирования электричещее электрод 4. Такое воздействие за счет ских импульсов считывания после эффекта магнитастрикции вызывает им- поступления ат автагенератора двух первых пульс деформации в звукапрооаде 4. Им- О импульсов вазбукдения, На фиг.З приняты пульс деформации начинает распростра- следующие обозначения; 1 и 1 - пероый цлться по звукопрооаду к его концам, отра-: и второй импульсы возбуждения, поступаюжаетсл от них и распространяется в обрат- щие с автагенератара 1 (фиг,1); 2, 3, 4, 5, ную. сторону па звукопроваду 4. Вместе с . 6, 7 , - периодическая последователь- импульсам деформации, за счет магнита ность импульсов считывания, возникшая о стрикциаццого эффекта, вблизи звукапро-результате многократного отражения ат вода распространлется импульс магнитного концов звукаправада 4 (фиг,1) импульса депаля. Отраженные ат концов зоукоправода формации, образованного только пеавым импульсы, прохадл по длине зоукапраоода, импульсом возбуждения 1; 2, 3, 4 вблизи рабочего зазора магнитной головки1764162 периодическая последовательность имлярных импульсов, демпферь 1 на концах пульсов счйтывания, возникшая в результазвукопровода, раздельные элементы возбуждения и считывания импульсов с линии задержки в блоке преобразования. Повышате многократного отражения от концов звукопровода 4 импульса деформации, об: разованного только вторым импульсом воз ется быстродействие преобразователя.буждения 1; 2, 3, 4 - Цикл преобразования осуществляется (заипериодическая последовательность им- время 2/Ч) от каждого импульса возбужде:пульсов считывания, образованная в ре- ния генератора в отличие от прототипа, где зультате накопления "импульсов в для одного цикла преобразования требуетзвукопроводе 4 после подачи с автогенера ся целая серия разнополярных импульсов тора двух первых импульсов возбукдения, возбукдения.О-напряжениенавыходе 10 блока 2(фиг.1); . Ф о р м.ул а и з о б р е тен и я .А - амплитуда импульсов считывания 2 и . Преобразователь перемещения во вре 2; А - амплитудаимпульса считывания 5, менной интервал, содержащий генератор т 12- временные интервалы между импуль импульсов, выход которого является персами возбуждения и считывайия вым вь 1 ходом преобразователя и соединен съ 1= 2 Чпч; т 2=232 ч.: - : первым входом блока формирования имКак показано на фиг;3, амплитуда им- пульсов окончания временного интервала и пульсов считывания убывает медленно, запуска, первый выход которого через блок поскольку звукопровод выполнен из магни преобразования связан с разомкнутым звутострикциойного материала с малым коэф- . копроводом из магнитострикционного мафициентом затухания (например, феррита) териала, а второй выход является вторым и концы звукопровода имеютединичный ко- .: выходом преобразователя, о т л и ч а юэфициент отражения, Импульсы 4, 4; щ и й с я тем, что, с целью повышения . 4образуются в результате прохода им точности, быстродействия и надекности - пульсами деформации расстояния, кратно- . преобразователя, в него введены элемент : го удвоенной "длине звукопровода. Из " управления частотой генератора, компара- диаграммы видно, что после подачи второго тор, счетчик импульсов, элемент И и фазоимпульса возбуждения 1 в момент прйхо- вый дискриминатор, генератор импульсов да.импульса 4 (Т = го) амплитуда импульса ЗО выполнен в виде управляемого генератора111считывания 2 возрастает в (1+А 2/А 1) разимпульсов, а разомкнутый звукопровод ус по сравнению с амплитудой импульса 21. тановлен с возможностью перемещения от. Последующие импульсы возбукдения, по- носительно блока преобразования, входступающие от автогенератора С йериодом компаратора подключен к первому выходу повторения Т; приводят к дальнейшему ро блока форйирования импульсов окончания сту амплитуды импульсов счйтывайия. Зкс- ременного интервала и запуска, а выход периментально реализовано увеличение компаратора соединен с первым входом амплитуды импульсов считывания более элемента И и со счетным входом счетчика : чем на порядок по сравнению с прототипом, импульсов, выход которого соединен с втоСоответственно повышается помехоэащи рым входом элемента И, выход которого сощенность, точность и надежность работы единен с первым входом фазового преобразователя, Использование в преоб- дйскриминатора, вь 1 ход которого соединен разователе отраженных импульсов, путем с входом элемента управления частотой гейх когерентного накопления в звукойрово- нератора, выход которого соединен с входе,позволяеттакжеупроститьконстркуцию 45 дом управляемого генератора импульсов, преобразователя, из которой исключены. выход которого соединен с установочным измеритель временного интервала, вычис- входом счетчика импульсов и с вторым вхолительный блок, формирователь разнопо- дом фазового дискриминатора.1764162 ЗППП е актор Г,Бел ектор О,Густ Я каэ 3463 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 юг.ЭСоставитель СТехред М.Морг шожевал