Измерительный преобразователь линейных перемещений

) 4 С 01 В 17/ ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 ых перемещений, И бразователь содер28 274101/25-28; 430461.07.870,08,89, Бюл. У 32енэенский политехни ерительный прет магнптофрикци(22) (46) (71) онныиосновувод иодин илируеаналогния, Р еский и ых соединен с контроктом перемещения, ивой канал преобразова з котмым об ци я преобразуетсяОдновременно фоо направлениии считыван отрена ко дусия ра ост ьтра пут эта ыхеоб нног которбработк Ф-лы,за ои к нфо р.ил,при 1 з ясняющая работу измери- применая диаграмм мерительногоИзмерител нейных перем стрикционный вателяазовател преобр ный пре щений с контро- нтролиержит магнитолинейных переатчик ение по- иэмереещении, состоящи магнитострикцио из эвукопроводами свойствами с кустическогозатора 4 растясвободным кон цом, табилий, ра а изме нейных демпфера 3 и гивающих усил другом конце репленных на ментов 5 и 6 элементами 7 усилителя 9 положенных н овода 2, эак ни струнным ма эвукоп звуков записи трикционным датчи ещений; на фиг. 2 м линеиных перепроводе 2 элеи считывания с мерийныхнеконременсхема и еля лин тельного преобразов перемещений, выполи дмагничиван и 8 записиного иг 3 дключенног писи, пред тной схеме; на о входу элемента ститут(56) Авторское свидетельство СССР У 956965, кл,. С 01 В 7/00, 1982.Авторское свидетельство СССР У 74782, кл, С 01 В 7/00, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения и контроля параметров перемещения контролируемого объекта, Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и точности измерения линейИзобретение относится ктельной технике и может бытнеко в системах измерения иля параметров перемещения круемого объекта,Цель изобретения - повьппмехоустойчивости и точностиния линейных перемещений,На фиг. 1 приведена схемтельного преобразователя липеремещений со г датчик линеиных перемещении, которого составляют эвукопроэлементы записи и считывания,сстояние между элементами за цифровои код, мируется сигна перемещения. П пенсация измен пространения у в звукопроводе вания значения стояния в цицеро тем используетс мационного кода55 3 1504507усилителя 10, подключенного к выходуэлемента 6 считывания, и аналогоциФровой канал 11 преобразования,состоящий цз одновибратора 12, измерительного генератора 13, КБ-триггера 14, выход одновибратора 12подключен к.информационному усилителю 9 записи, блока 15 автоматическойрегулировки усиления (АРУ), первыйвход которого соединен с управляющим входом усилителя 9 записи, последовательно соединенных усилителяформирователя 16, коммутатора 17,регистра 18, блока 19 табличного вычисления, регистров 20 и 21 и цифрового компаратора 22, регистра 23,первый вход которого соединен со вторым входом коммутатора 17 и первымивходами измерительного генератора 13 20и КБ-трцггера 14, его второй вход -со вторым входом регистра 18 и выходом измерительного генератора 13,а выход - со вторым входом блока 19табличного вычисления и элемента 24 25задер;кки, вход которого соединен совторым выходом компаратора 17, авыход - со вторыми входами регистров 20 и 21, выход КБ-триггера 14соединен со вторым входом измерительного генератора 13, первым вхо,дом одцовибратора 12 и выходной шиной 25 запроса, второй вход КБ-триггера 14 соединен с шиной 26 запуска, второй вход одновибратора 12,третий вход измерительного гецератора 13 и первый вход блока 15 АРУсоедццецы с шццой 27 управления, первый выход одцовибратора 12 соединенсо цторымц входами блока 15 АРУ и 40коммутатора 17, а его второй выходс шиной 28 синхронизации, второйвыход усилителя-формирователя 16соедицец с третьим входом блока 15АРУ, второй выход которого соединен 45с шицоц 29 контроля аварийного состояния, цыход регистра 20 соединенс шиной 30 результата и вторым входом цифрового компаратора 22, первый и второй выходы которого соеди 50цены с шинами 31 и 32 знака результата и контроля дублирования результата соответственно, На концах звукопровода 2 установлены ограничители33 перемещения,Измерительный преобразователь линейных перемещений работает следующим образом,Устройство переводится в режим работы по цифровому сигналу "Разрешение, поступающему по входной шине 27 управления, По этому сигналу производится разблокирование входов одцовибратора 12, блока 15 АРУ и измерительного генератора 13 аналогоцифрового канала 11 преобразователя устройства (фиг. 1). Блок 15 АРУ вырабатывает сигнал "Начальная установка"с помощью которого производится принудительная установка в исходное состояние некомбинационных элементов 14,17,18,20,21,23,24 устройства, На управляющем выходе блока 13 АРУ формируется сигнал управления П = ЬП/2, задающий размерность токового сигнала записи на выходе управляемого усилителя 9 записи, установленного в корпусе магнитострцкциоццого датчика 1 линейных перемещений. Перевод КБ-триггера 14 в исходное (нулевое) состояние инициирует выставление по вьгходной шине 25 запроса цифрового сигнала цЗапрос" (фиг. 3), В ответ на выставленный сигнал "Запрос" по входной шине 26 запуска подается цифровой импульсныи сигнал "Запуск" (фиг. 4 д). Производится переключение КБ-триггера 14 в единичное состояние: по шине 25 снимается сигнал "Запрос", запускается одновибратор 12 и измерительный генератор 13, выполненный по схеме цифрового развертывающего генератора кодов (ца фиг. 1 це показано).Одновибратор 12 по первому выходу формирует цифровой импульсный сигнал опроса, который может быть промодулирован высокой частотой, Запускаются блок 15 АРУ и управляемый усилитель 9 записи. На его выходе формируется токовый видеоимпульс записи соответствующей амплитуды, который проходит в элемент 5 записи электромагнитного возбуждения При прохождении токового сигнала записи через активную среду элемента 5 записи с элементом 7 подмагничивания, расположенным ца звукопроводе 2, на искомом расстоянии 1 от неподвижного элемента 6 считывания элементом 8 подмагничинанця под ццм в звукопроводе 2 возбуждается ультразвуковая волна механической деформации.(8) Н= 10, если Як 5 15Эта волна, распространяясь влево (по фиг. 1), в некоторый момент достигает акустический демпфер 3 и рассеивает на нем свою энергию. Использование демпфера 3 позволяет исключить образование в звукопроводе датчика информационных механических волн отражения. Подключение звуко- провода 2 к стабилизатору 4 растягивающих усилий через акустический демпфер 3 обеспечивает стабилизацию механического напряжения вдоль звукопровода 2 при работе преобразователя. Одновременно ультразвуковая волна механической деформации распространяется по звукопроводу 2 вправо (по фиг. 1) и через искомое время; Т = 1/Ч, где Ч -скорость волны, достигает неподвижно установленного на расстоянии 1 от свободного конца звукопровода элемента 6 считывания, Проходя под ним, механическая волна наводит на его выходе импульс напряжения считывания,Наведенный сигнал считывания с выхода элемента 6 проходит через предусилитель 10 считывания с ограниченной полосой пропускания, установленный в корпусе магнитострикционного датчика 1 линейных перемещений, на вход усилителя-формирователя 16, На его втором выхоце Формируется при этом цифровой импульсный сигнал, по которому в регистр 18 записывается код временного интервала Т, линейного перемещения М = Е Т, где Г - частота дискретизации измерительного генератора 13Производится переключение коммутатора 17 в режим "Вход - выход 2",В следующий момент времени Тг21 /Ч механическая волна проходит по звукопроводу 2 датчика дальше, минуя элемент 6 считывания, отражается от его свободного конца, изменяет направление своего движения и вторично достигает элемента 6 счи тывания. На его выходе наводится импульс напряжения считывания , который последовательно усиливается пред- усилителем 10 и усилителем-формирователем 16, В результате на первом выходе усилителя-формирователя 16 будет сформирован аналоговый сигнал считывания.На втором выходе усилителя-формирователя 16 формируется цифровой импульсный сигнал, по которому производится запись выставленного текущего кода К, измерительного генератора 14 во второй регистр 23: И,2 =Е(Т + Т) . Производится переключение коммутатора 17 в исходныйрежим "Вход - выход 1", а также останов измерительного генератора 13и переключение в исходное (нулевое) 1 О состояние КБ-триггер 14.В следующий момент коды М Хинтервалов Т Т линейных положений с разрядных выходов регистров18,23 проходят на входы блока 19 15 табличного вычисления. Производится табличное вычисление кода разностного интервала 1 Т = Т - Т, =21(Ч,ДК = Г Ь Т = Г 21,/Ч, (6) и результирующего кода линейного перемещения И, Г 1 к(Ч 1И = К - = К ----- = К , (7) и г г 1,/ч г 1,где К - нормирующий элемент,Вычисленный результирующий кодЮ, через интервал времени, больший 30времени распространения информационных сигналов через электрические цепи элементов 19,23 устройства, поцифровому импульсному сигналу элемента 24 задержки заносится в регистр 20: Бк = И , а код предыдуще го преобразования с выходов этогорегистра 20 переписывается в регистр21 40Код М текущего преобразования с,и-разрядного выхода регистра 20 проходит в выходную разрядную шину 30результата, формируя сигнал "Код 45 перемещения , и поступает на один иэвходов цифрового компаратора 22. Наего другой вход поступает и-разрядМныи код И предыдущего преобразовахния с выхода регистра 21. Цифровойкомпаратор 22 выполняет текущий анализ кодов смежных вычислений линейного перемещения на равнозначностьс формированием кода знака перемеще- ния 55 Нзц = 00, если БкСщ-разрядного выхода цифрового комилрлторл 22 код И з знака перемещения поступает в выходную разрядную шипу 31 знака перемещения, формируя сигнлл "Знак перемещения", А на его выхоце равнозначности формируется цифровой сигнал "Дублирование" (фиг, 3) при выполнении условия%.11 = И который проходит в выходную шину 32 контроля дублирования результата.1 а этом полный цикл преобразования линейного перемещения ц кодзаканчивается и по выходным шинам25,28 устройства выставляются ддифроцые спгпллы пЗапрос" и 1 Синхронизацпя" (Фиг. 3), Устройство подготовлено к очередному циклу преобразовлшдя, который начинается по поступлению очередного сигнала "Запуск",При этом устройство может быть принудительно остлновлено при снятиисигнала "Разрешение" (фиг, 3) повходной дише 27 управления,В измерительном преобразователелинейных перемещешш предусмотреноформирование сигнала "Ацария",который подается со второго выходаблока 15 АГУ нл шину 29 контролялвлрийного состояшя, Формированиеэтого сигнлла свидетельствует о члрушешш режима работы блока 15 ЛГуи результате непрохождешдя ондиру.ющих ультразвуковых сигнллоц череззвукопровод 2 вследствие его поломки, Фрикционпого контакта с корпусом эл .мента 5 записи или нарушенияего сигнальных цепей, По сигналупЛцлрия" может производиться остапов устройства с последующим его 15 20 25 30 40 рестлртом.Огрлничители 33 перемещения, устаношинпые нл концах звукопровода 2, позволяют задавать диапазон перемещешш подвижного элемента 7 подмагничиванияКроме того, измерительный преобразователь линейных перемещений может быть выполнен по схеме неконтактного преобразователя линейных перемещений со стержневым или трубчатым звукопроводом (фиг, 2). В этом случае элемент 5 записи электромаг 55 штиого возбуждения выполнен неподвижным и расположен по всей длине звукопроводл в зоне перемещения подвижного элемента 7 подмапшчивания, имеющий кинематическое соединение с объектом контролируемого перемещения, Работа измерительного преобразователя линейных перемещений по фиг. 2 не отличается от работы преобразователя по фиг.Формула изобретенияИзмерительный преобразователь линейных перемещений, содержащий магнитострикционный датчик линейных перемещений, состоящий из звукопровода с магнитострикционными свойствами со свободным концом и расположенными на другом его конце акустическим демпфером, закрепленных на звукопроводе элементов записи и счи-ывания с элементами подмлгиичивлния, пред- усилителя считывания, подключенного к выходу элемента считывания, и усилителя записи, подключенного к входу элемента записи, и аналогоцифровой канал преобразования, состоящий из одновибратора, измерительного генератора и ЕБ-триггера, выход одновибрлторл подключен к информационному входу усилителя записи о т л и ч л ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности измерения, он снабжен стабилизлтором растягивающих усилий, установленных на конце згукопровода со стороны акустического демпфера, блоком лд,томатической регулировки усиления, первый выход которого соединен с управляющим входом усилителя записи, последовательно соединенными усилителем-формирователем, коммутатором, первым регистром, блоком табличнОго вычисления, вторым и третьим регистрами и цифровым компаратором, четвертым регистром, первый вход которого соединен с вторым входом коммутатора и первыми входами измерительного генератора и ЕБ-триггера, его второй вход - с вторым входом первого регистра и.выходом измерительного генератора, а выход - с вторым входом блока табличного вычисления, и элементом задержки, вход которого соединен с вторым выходом коммутатора, а выход - с вторыми входами второго и третьего регистров, элемент считывания выполнен неподвижным и установлен со стороны свободного концл знукопровода, выход ддБ-триггера соединен с вто3504509рым входом измерительного генератора, первым входом одновибратора и предназначен для подключения к шинезапроса, второй вход КБ-триггера предназначен для подключения к шине запуска, второй вход одновибратора, третий вход измерительного генератора и первый вход блока автоматической регулировки усиления соединены 1 О между собой и предназначены для подключения к шине управления, первый выход одновибратора соединен с вторыми входами блока автоматической регулировки усиления и коммутатора, а 15 его второй выход предназначен для подключения к шине синхронизации, второй выход усилителя-формирователя соединен с третьим входом блока ав 10томатической регулировки усиления,второй выход которого предназначендля подключения к шине контроля аварийного состояния, выход второго регистра соединен с вторым входом цифрового компаратора и предназначендля подключения к шине результата,а первый и второй выходы цифровогокомпаратора предназначены для подключения к шинам знака результатаи контроля дублирования результатасоответственно.2. Преобразователь по п, 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен ограничителями перемещения, установленнымина концах эвукопровода,1504507 г е ль р М. Шароши орре олин едакт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага Заказ 5240/41ВНИИПИ Государс Составитель В, Техред И,Морге Тираж 683 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5