Преобразователь линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 139403 17 0 м 4 с Ф ч(ЮФ 7а д ПИ НИЕ ИЗОБРЕТЕ ьство ССС 00, 1982. тво СССР 00, 1980. ЕЙНЫХ ПЕРЕ(57) Изотельнойзователя о к преобра может найти е, а имермации,истемах ехн нАв змерения иейного движеекта. Целью ене етров ли онтроля и ируемого о ния ко М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬМЕЩЕНИЙ тение относится к измери изобретения является повышение помехоустойчивости и быстродействия преобразования измерительного преобразователя линейных перемещений за счетстабилизации волнового сопротивлениязвукопровода, использования логометрического вычисления кода линейногоперемещения, автостабилизации амплитуды зондирующих импульсов и параллельного вычисления кода перемещения.,Первый регистр фиксирует время распространения прямого сигнала, второйрегистр - время однажды отраженногосигнала, третий регистр - результатпредыдущего измерения, который сравнивается компаратором с результатомеще более раннего измерения, что поз.воляет корректировать параметры работы схемы. 3 ил.1394033 45 ется относительно заданного уровня(1) в диапазоне (фиг.Зв) где и, - квант токового сигнала заЭписи усилителя 2 записи.В случае нарушения режима работы блока 21 АРУ через =К тактов регу лирования на его втором выходе формируется цифровой сигнал "Авария" (фиг,Зк), который поступает в выходную шину контроля аварийного состояния устройства. Это означает,что . 15 имеет место нарушение прохождения зондирующего ультразвукового сигнала через среду звукопровода магнитострик. ционного датчика линейных перемещений в результате его обрыва или фрикцион О ного контакта с основанием элемента записи. По сигналу "Авария" может производиться общий останов преобразователя с его последующим перезапуском (рестартом). 25По сигналу одновибратора 1 запускается управляемый усилитель 2 записи. На его выходе формируется калиброванный по длительности видеоимпульс соответствующей амплитуды (3). Этот 30 токовый сигнал проходит через активную среду подвижного элемента 3 записи электромагнитного возбуждения, имеющего кинематическое соединение с объектом контролируемого перемеще 35 ния, и наводит под ним в магнитострикционном канале передачи датчика соответствующую по амплитуде Ао ультразвуковую импульсную волну механической деформации вследствие прямого магнитострикционного преобразования (эффект Джоуля). Возбужденная в звукопроводе датчика ультразвуковая волна механической деформации распространяется в обе стороны от источника сообщения со скоростью ЧРаспространяясь влево (по фиг.1), наведенная ультразвуковая волна через время Тт =1, /Ч, где 1., - линейное 50 расстояние между элементами 3 и 5 записи и считывания датчика, достигает неподвижно закрепленного элемента 5 считывания электромагнитного возбуждения и, пройдя под ним по звукопро воду, наводит на его выходе импульс напряжения, Распространяясь далее влево по звукопроводу, ультразвуковая волна механической деформации достигает акустического демпфера ирассеивает на нем свою энергию. Исключается возможность образования в эвукопроводе датчика вторичных (неинформационных) ультразвуковых сигналов.Наведенный импульсный сигнал считывания на выходе элемента 5 считывания проходит на вход предусилителяс ограниченной полосой пропускания,установленного в корпусе магнитострикционного датчика линейных перемещений.Здесь сигнал считывания усиливаетсяи проходит далее на вход усилителяформирователя. Импульсный сигнал считывания преобразуется в цифровой сигнал (видеоимпульс). По этому сигналупроизводится запись в первый регистр14 текущего и-разрядного кода И,=Г Т,(где Й - частота дискретизации),сформированного в данный момент Тна выходах генератора 9. Производитсяпереключение коммутатора 13 в проти 11 11 нвоположное состояние; вход + выход 2",В это время другая ультразвуковаяволна распространяется вправо (пофиг.1) по звукопроводу датчика преобразователя, достигает зоны отражения,отражается и меняет направление своего движения. Через время Т =(1.++21)/Ч, где 1 - искомое линейноерасстояние между элементом 5 записии свободным концом звукопровода, отраженная ультразвуковая волна достигает элемента 5 считывания. Как и в первом случае, наводит на выходе этого элемента импульс напряжения искомой амплитуды. Сформированный сигнал проходит через предусилитель 6 считывания датчика и усилитель-формирователь 7, В результате на его первом выходе формируется аналоговый сигнал считывания с амплитудойЧ=К А е (4)х мс о Э где К - коэффициент магнитомеханической связи;а - коэффициен: затухания звукопровода.Этот сигнал проходит на третий . вход блока 21 АРУ, где производится его амплитудный анализ. На другом выходе усилителя-формирователя 7 формируется цифровой импульсный сигнал (видеоимпульс), по которому производится запись текущего кода М; с выхода измерительного генератора 9 в четвертый регистр 19 М =Г Т. Ком(5) 20Через время 6 В 6+ ь, х Где си Г, - время распространения инфор,мационных сигналов через электрические цепи элементов 19 и 15, по цифро,вому импульсному сигналу линии 20задержки производится перезапись кодапредыдущего преобразования из второго.регистра 16 н третий регистр 17 МхИх и кода текущего преобразования свыходов делителя 15 во второй регистр16 Их = Мэ.С п-разрядного выхода второго регистра 16 код Мх текущего преобразования поступает на один их входовцифрового компаратора 18 и проходитв выходную разрядную шину результата, 35формируя сигнал "Код линейного перемещения". На другой его вход с выходатретьего регистра 17 поступает и-разрядный код И предыдущего преобраэох40вания. Цифровой компаратор 18 выпол няет теущий анализ смежных вычислен ных кодов Мх и И линейного перемехщения на равнозначность и Формируеткод знака перемещения.Сформиронанный ш-разрядный кодМзнака перемещения проходит с выходов цифрового компаратора 18 в выходную шину, формируя сигнал "Знакперемещения". А на его выходе равЪ5 Онозначности, при выполнении условия1 х НхФормируется цифровой сигнал Дублирование" (Фиг.3 и), которыйпроходит в выходную шину,На этом полный цикл преобразования линейного перемещения и код заканчивается, и по выходной шине устройстна выставляются цифровые сигналы "Запрос" и "Синхронизация" (Фиг.3 ж,55 формула изобретенияПреобразователь линейных перемещений, содержащий последовательносоециненные одновибратор, усилитель мутатор 13 переключается в исходное состояние "вход" - "выход 1", триггер 8 устанавливается н исходное состояние, производится блокирование (останов) измерительного генератора 9.В следующий момент коды И, и И интерналов Т и Т линейного перемещения с п-разрядных выходов регистров 14 и 19 проходят на входы делителя 15. Выполняется табличное вычисление результирующего кода линейного перемещения с коррекцией нелинейности (1/1,) з). Устройство подготовлено к очередному циклу преобразования, который начинается при поступлении сигнала "Запуск" и выполняется беэ иэмерений согласно рассмотренному.Кроме того, измерительный преобразователь линейных перемещений может быть выполнен с использованием стержневого магнито-стрикционного датчика линейных перемещений (Фиг.2). При этом элемент 3 записи электромагнитного возбуждения выполнен неподвижным и размещен по всей длине звуко- провода 4 зоны перемещения подвижного элемента подмагничивания, имеющего кинематическое соединение с объектом контролируемого перемещения. Работа измерительного преобразователя по фиг,2 не отличается от работы преобразователя по Фиг,1.Таким образом, использование н преобразователе логометрического вычисления результирующего кода линейного перемещения и стабилизация крутизны фронта зондирующих ультразвуковых импульсов энукопронода н диапазоне преобразования за счет стабилизации электромагнитного волнового сопротивления звукопронода посредством стабилизатора 12 растягивающих усилий (Фиг, 1) и повышения жесткости (фиг.2) обеспечивают требуемую точность измерения, определяемую частотой дискретизации интервалов линейных перемещений.Повышение помехоустойчивости преобразователя достигается и результате автостабилизации амплитуды зондирующих ультразвуковых импульсон эвукопровода из условия максимального отношения сивнал/помеха,Повышение быстродействия преобразователя достигается в результате использования параллельного табличного вычисления кода линейного перемещения.Преимущества преобразователя заключаются также в расширении Функциональных возможностей, Формировании более полной измерительной информации перемещения, а также н повышении надежности за счет использования однотипной элементной базы.записи, элемент записи с подмагничиванием, магнитострикционный звукопровод, элемент считывания с подмагничиванием, предусилитель и усилитель-формирователь, последовательносоединенные триггер и генератор, выход триггера соединен с одновибратором, входную и выходную шины, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 10повышения помехоустойчивости и быстродействия, он снабжен стабилизатором напряжения, соединенным с звукопроводом, последовательно соединенными коммутатором, первым регистром,делителем, вторым регистром, третьимрегистром и компаратором, четвертымрегистром, включенным между выходомкоммутатора и входом делителя, линией1 задержки, включенной между выходомкоммутатора и входами второго и третьего регистров, и блоком автоматической регулировки усиления (АРУ),входы которого соединены с выходамиодновибратора и усилителя-Аормирователя, а выход - с усилителем записи,выход коммутатора соединен с входамигенератора и триггера, выход генератора соединен с входами первого ичетвертого регистров, выход второгорегистра соединен с входом компаратора, вход триггера и соединенныевходы одновибратора, генератора иблока АРУ соединены с входной шиной,выходы триггера, одновибратора, второго регистра, компаратора и блокаАРУ соединены с выходной шиной139403 3 оставитель О,Олохтоновехред М.Дидык Корректор Редактор О.Юрковецка к аз 2208 36 с 3035 еское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 изводстве ол Тираж б 80 ПИ Государственного делам изобретений и Москва, Ж, Раушс Подомитета СССРоткрытийая наб д,