ZIP архив

Текст

жащее корпус с тороидальным каналом, в постоя.ном магните 6, ферромагнитного котором размещен шарик из ферромагнит- шарика 7, вращающегося в тороидальном ного материала, преобразователь частоты канале 8, регистратора интерференционных вращения шарика, размещенный вне кор- полос 9, выполненноговвидедвухфотоприпуса с тороидальным каналом, и иэмери емников, настроенных на интерференционтельный блок с первым выходом, ную картину двухлучевого интерферометра программируемого таймера, блока памяти,со смещением на четвертьдлины волны изчастотомера, блока сравнения амплитуд лучателя оптического излучения, реверсивсигналов, блока корректировки показаний. ф ного счетчика интерференционных полос 10 а также выполнения преобразователя час.- 10 с тремя входами, два из которых соединены тоты вращения шарика в виде упругой мем- с фотоприемниками регистратора интерфебраны из магнитного материала, ренционных полос, и двумя выходами. При закрепленной накольцевом постоянном этом первый выход соединен с входом часмагните и соединенной с зеркалом двухлу- тотомера 11, выход которого с одной сторо чевого интерферометра, и установленной 15 ны является первым выходом устройства, а перпендикулярно плоскостивращения ша- с другой стороны связан со вторым входом рика; С помощью преобразователя частоты блока 13 сравнения частот сигналов, первый .вращения шарика производится регистра- вход которого соединен с первым выходом ция шарика в тороидальном канале за счет блока 12 памяти. Выход блока 13 сравнения измерения двухлучевым интерферометром 20 частот сигналов связан с программируемым деформацииупругоймембрайы,котораяяв- таймером 14, выход которого соединен в ляется элементом магнитнойцепи,в состав свою очередь с третьим входом реверсивнокоторой также входят кольцевой постоян- го счетчика интерференционных полос 10.ный магйит. и ферромагнитный шарик. В Второйвыходреверсивногосчетчикаинтерблоке сравнения амплитуд сигналов выде ференционных полос.10 соединен с первым ляется разница в последовательностях зна- входом блока 15 сравнения:амплитуд.сигначений текущих и записанных заранее в блок лов, состоящего из трех схем сравнения памяти положений вне шарика на всей тра- значений, две из.которых используются для ектории его движения, которая возйикает выбора максимальных значений исследуеиз-за износа дорожки качения и шарика, и в 30 мых сигналов, а третья - для сравнения теблокекорректировки показаний, в котором кущих значений исследуемых сигналов.эта разница преобразуется в частоту. вво- Второй выход блока 12 памяти соединен со дится поправка в показания шарикового вторым входом блока 15 сравнения амплирасходомера, определяемые частотомером, туд сигналов, Блок 15 сравнения амплитуд Для идентификации положений шарика в 35 сигналов соединен с блоком 16 корректитороидальном канале в текущей и ранее за- ровки показаний, выполненного по принци- писанной в блок памяти последовательно- пу частотомера с внутренним генератором стях для случая, при котором сравниваются времени и таймероми ймеющим внешнее последовательности, регистрируемые для управления, выход которого является вторазличных частот вращения шарика, с по рым выходом устройства,мощью программируемого таймера изменя- . Устройство работает следующим обрается время регистрации сигнала на эом,величину, пропорциональную отношению Световой поток от лазера 1, проходя частот сигналов, соответствующих этим по- через светоделитель 2, попадает в двухлуче.- следовательностям, и которое определяет вой интерферометр, в состав которого вхося в блоке сравнения частот сигналов, . дят два зеркала. - неподвижное опорноеНа фиг.1 представлена принципиэль- . зеркало 3 иизмерительное подвижное 4,ная схема данного устройства; на фиг.2 - закрепленное на упругой мембране 5, иэгоалгоритм корректировки частоты вращениятовленной из магнитного материала, Упру- ферромагнитного шарика в тороидальном 50 гая мембрана 5 вместе с кольцевым канале с учетом износа дорожки качения и постоянным магнитом 6 и ферромагнитным шарика." шариком 7 представляют магнитную цепь,Шариковый расходомер состоит иэ ис- параметры которой зависят от положенияточника когерентного оптического иэлуче- шарика 7 второидальном канале 8, Изменения(лазер) 1, светоделителя 2, двухлучевого 55 ние силы взаимодействия между постоянинтерферометра,всвоюочередьоостояще. ным магнитом 6 и ферромагнитным го из опорного зеркала 3 и измерительного шариком 7 приводит к перераспределению зеркала 4, жестко закрепленного на упругой энергии магнитного поля к изменению силы мембрана б, еыполненной из магнитного взеимодействиямеждупостояннымкольцематериала и закрепленной на кольцевом вым магнитом 6 и упругой мембраной 5,приводя к различной деформации послед- мого таймера 14, с помощью которого устаней. Величина деформации упругой мемб- навливается новое время дискретизации раны измеряется двухлучевым интерфе- счета) реверсивного счетчика 10 интерферометром 3, 4, выходом которого является ренционных полос через третий вход по- регистратор 9 интерференционных полос. 5 следнего,Приэтомновоезначениевремени выполненный в виде двух фотоприемников, дискретизации реверсивного счетчика 10 настроенных на интерференционную кар- интерференционных полос пропорционэльтину со смещением на четверть длины вол- но величине отношения частот сравниваены излучения лазера 1, мых сигналов, т,е,Гармонический токовый сигнал с часто Ю 1той, равной частоте свободных колебаний ЬТ 1 =Л То, где ЛТо ЛТ 1 - времена упругой мембраны, промодулированный дискретизации сигналов с величиной часто- низкочастотным сигналом с частотой коле- ты колебаний, Я 0 и Щ соответственно, и баний, равной частоте вращения ферромаг- величины И, и ЛТ характеризуют сигнал. нитного шарика, с выхода каждого 15 заранее записанный вблок 12 памяти, а Ю 1 фотоприемника поступает на первый и вто- и ЛТ 1 - текущий сигнал. Со второго выхода рой входы реверсивного счетчика 10 интер- реверсивного счетчика 10 текущий сигнал ференционных полос, в которОм компенсй- подается на первый вход блока 15 сраенеруется высокочастотная составляющая (не- ния амплитуд сигналов, при этом одновресущая) сигнала и производится подсчет то менно на второй вход этого блока подается ковых импульсов гармонического сигнала заранее записанный сигнал из блока 12 паза заданное время дискретизации (счета), мяти, Для каждого сигнала насхемесравнеТакимобразом, сигнал на выходе реверсив- ния путем поочередного сравнения ного счетчика 10 интерференционных полос значений последовательности производит- представляется в виде числовой последова ся выбор максимальных значений, после четельноститоковыхимпульсов,вкоторойеы- го на блок 16 корректировки показаний, ражена деформация упругой мембраны, а выполненного по принципу частотомера с следовательно, и положение ферромагнит- внешним управлением, посылается управ- ного шарика в тороидэльном канале. при ляющий одноимпульсный сигнал для вклюэтом частота повторения значений число чения внутреннего генератора времени и вой последовательности равна частоте вра- внутреннего таймера. Одновременно с этим щения ферромагнитного шарика в в блоке 15 сравнения амплитуд сигналов тороидальном канале, и максимальное зна- производится сравнение текущего сигнала чение этой числовой последовательности и сигнала из блока 15 памяти, начиная со соответствует максимальной деформации 35 следующего значения числовой последоваупругой мембраны, т,е. такому положению тельности после максимального,ферромагнитного шарика е тороидэльном При равенстве этих значений из блока канале, при котором расстояние между ним 15 сравнения амплитуд сигналов посылает- и кольцевым постоянным магнитом 6 мини- ся управляющий сигнал в виде двух послемально. 40 доеательных импульсов на вход блока 16Данный сигнал из первого выхода ре- корректировки показаний для прерывания еерсивного счетчика 10, интерференцион- работы генератора времени, а при наличии ных полос анализируется частотомером 11, разности в этих значениях - одноимпульсвыход которого в свою очередь является ныйуправляющийсигналнэвозобновление первым выходом устройства и с котоРого 45 работы генератора времени.получают информацию о частоте и периоде После сравнения всех значений обоих вращения ферромагнитного шарика в торо- сигналов, соответствующих по длительноидальном канале. Кроме того. сигнал с час- сти периоду текущего сигнала, о чем свиде стотомера 11 поступает на второй вход блока тельствует появление на схеме сра евн ниясравнения частот сигналов, на первый 50 блока 15 сравнения амплитуд сигналов човход которого одновременно с этим посту- вого максимального значения текущего сигпает сигнал, заранее записанный в блок 12 нала, при появлении которого на вход блока памятипринеизменныхпараметрахдорож корректировки показаний посылается ки качения и ферромагнитного шарика, т,е. трехимпульсный управляющий сигнал на в начале эксплуатациишарикового расходо прерывание работы генератора времени иопроса показаний таймера, на выходе блокаПри наличии разности частот сравнива корректировки показаний, являющимся в емых сигналов в блоке 13 сравнения частот свою очередь вторым выходом устройства, сигналов вырабатывается разностный сиг- появляется откорректированное значение нал. поступающий на вход программируечастоты вращения ферромагнитного шарика В/1 в тороидальном канале с учетом изно 2 тгса дорожки качения и шарика, т,е, И 1 " .Т 1где 11 =- Т 5- (Тг - Т 1) - Т 4- Тз), где Т 5 - период 5повторения значений в числовой последовательности текущего сигнала, Т 1, Тз (Т 2, Т 4)- значение времени, При которых начинается (заканчивается) различие между значениями числовых последовательностей И 1 - й 1 10ФО и Й- Ь 2 ФО (фиг,).Для того, чтобы сравнение значений текущего и записанного сигнала проводилосьдлявсех значений периода длительноститекущего сигналарекомендуется записывать сигнал в блок 12 памяти при максимально возможной частоте вращенияферромагнитного шарика, т.е, при максимальном требуемом расходе,Предложенный шариковый расхадомер 20по сравнению с прототипом позволяет повысить достоверность результатов измерений, а наличие двухвыходов в устройствепозволяет определить начало износа дорожки качения и шарика и прогнозировать 25его ресурс работы.Использование радиационностойкихзеркал в качестве подвижного элементадвухлучеваго инфермерометра позволяетиспользовать шариковый расходомер в реакторных условиях и в агрессивных средах.Формула изобретенияШариковый расхадомер, содержащийкорпус с тороидальным каналом, в которомразмещен шарик из ферромагнитного материала, преобразователь частоты вращенияшарика, размещенный вне корпуса с тороидальным каналом, и измерительный блок спервым выходом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения достоверности результатов измерений, в него введены программируемый таймер, блок памяти с первым и вторым входами, частотомер, блок сравнения частот сигналов, блок сравнения амплитуд сигналов, блок корректировки показаний, при этом преобразователь частоты вращения шарика выполнен в виде упругой мембраны из магнитного материала, закрепленной на кольцевом постоянном магните, и соединенного с мембРаной зеркала двухлучевога интерферометра с выходом, при этом упругая мембрана установлена перпендикулярно плоскости вращения шарика, а измерительный блок выполнен в виде реверсивного счетчика интерференционных полос с первым, вторым и третьим.входами и первым, соединенным с входом частотомера, а также вторым выходами, при этом выход двухлучевого интерферометра соединен с первым и вторым. входами счетчика интерференционных полос, третий вход которого соединен с выходом программируемога таймера, а второй выход счетчика интерференционных полос соединен с первым входом блока сравнения амплитуд сигналов, выход которого соедИнен с блоком корректировки показаний, выходчастотомера соединен с первым входом блока сравнения частот сигналов, выход которого соединен с входам программируемога таймера, вторые входы блока сравнения частот сигналов и блока сравнения амплитуд сигналов соединены с первым и вторым выходами блока памяти соответственно, выход частотомера является первым выходом измерительного блока, а выход блока корректировки показаний является. вторым выходом измерительного блока.1747909 ДЩЩэйЩРУюеа 9 ююы,оФФдищулэсоВ юо оставительхред М,Мор арфолометал аказ 249 ВНИИ Тираж ПодписноеГ осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 10 С С.В ев Редактор А,Долинич Те ген Корректор Э.Лончаков

Смотреть

Заявка

4850697, 16.07.1990

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

БЕССМЕРТНЫЙ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ, ВАРФОЛОМЕЕВ СЕРГЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ, ИЛЬИН ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ, МАЛЬЦЕВ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ, ЧИНАРЕВ ВИТАЛИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01F 1/06, G01F 1/66

Метки: расходомер, шариковый

Опубликовано: 15.07.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1747909-sharikovyjj-raskhodomer.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Шариковый расходомер</a>

Похожие патенты