Способ измерения перемещений и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений. Целью изобретения является повьшеиие точности измерений путем изменения частоты возбуждаемой ультразвуковой волны длясоздания постоянной скорости распространения последней. В устройстве, реализующем способ измерения перемещений, генератор периодически возбуждает ультразвуковые волны с помощью катушки возбуждения в звукопроводе. В катушках приема с подвижным и неподвижным магнитами наводятся импульсы напряжения. При воздействии дестабилизирующих факторов время задержки в опорном канале изменяется. Изменение несущей частоты излучаемого сигнала изменяет скорость V ультразвуковых волн и поддерживает время распространения ультразвука в опорном канале o/V, где а - расстоя.;ие от катушки возбуждения с постоянным магнитом до катушки приема с постоянным магнитом, V - скорость распространения ультразвука в звукопроводе, постоянным. Изменение несущей частоты осуществляется при помощи генератора, управляемого нагфяжет1ем Uypp с преобразователя время-напряжение, на вход которого подается сигнал с блока вычитания . Блок вычитания сравнивает сигналы с генератора образцовых временных интервалов и первого усилителя-формирователя . Импульсы, наводимые в катущке приема с подвижным магнитом , через второй управляемый фильтр и второй усилитель-формирователь поступают на измеритель временных интервалов, который регистрирует время задержки t, X/U, где - расстояние от катушки возбуждения с постоянным магнитом до катушки приема с подвижным магнитом, пропорциональное измеряемому перемещению. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. i (Л ьо 1 а: 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 52667

А1 11 4 С 01 В 17/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИВАМ; . ьл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3872279/25-28 (22) 26.03.85 (46) 23 08 86. Бюл . 11 31 (72) В.Х. Ясовеев, P.Þ. Мукаев, М.А. Ураксеев, И.В. 1 1ипанов и М.М. щербаков (53) 534.232(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 493045, кл. Н 04 R 15/00, 1976. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ Г ЕРЕМЕЦЕНИЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем изменения частоты возбуждаемой ультразвуковой волны для. создания постоянной скорости распространения последней.

В устройстве, реализующем способ измерения перемещений, генератор периодически возбуждает ультразвуковые волны с помощью катушки возбуждения в эвукопроводе. В катушках приема с подвижным и неподвижным магнитами наводятся импульсы напряжения. При воздействии дестабилизирующих факторов время задержки в опорном канале изменяется. Изменение несущей частоты излучаемого сигнала изменяет скорость ультразвуковых волн и поддерживает время распространения ультразвука в опорном канале t, =о/у, где a — расстоя; ие от катушки возбуждения с постоянным магнитом до катушки приема с постоянным магнитом, V — скорость распространения ультразвука в звукопроводе, постоянным.

Изменение несущей частоты осуществляется при помощи генератора, управляемого напряжением(1„„„с преобразо— вателя время-напряжение, на вход которого подается сигнал с блока вы— читания. Блок вычитания сравнивает сигналы с генератора образцовых временных интервалов и первого усилителя-формирователя. Импульсы, наводимые в катушке приема с подвижным магнитом, через второй управляемый фильтр и второй усилитель-формирователь поступают на измеритель временных интервалов, который регистрирует время задержки 1„= Х/U, где r - расстояние от катушки возбуждения с постоянным магнитом до катушки приема с подвижным магнитом, пропорциональное измеряемому перемещению. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1252667

Изобретение относится к измерив тельной технике и может быть использовано при измерении перемещений.

1(ель изобретения — повышение точности измерений путем изме«н ния частоты возбуждаемой ультразвуковой волны для создания постоянной скорости распространения последней.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ измерения пере— мешений.

Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 1, состоящий иэ звукопровода 2, катушки 3 возбуждения и двух катушек 4 и 5 приема с неподвижными и подвижными магнитами 6, 7 и 8, генаратор 9, соединенный с катушкой 3 возбуждения, опор— ный канал 10, соединенный с катушкой 4 приема с неподвижным магни20 том 7, рабочий канал ll, соединенный с катушкой 5 приема с подвижным магнитом 8, генератор 9 выполненный управляемым, опорньп канал 10, выполненный в виде последовательно со25 единенных первого управляемого фильтра 12, соединенного с катушкой 4 приема с неподвижным магнитом 7, первого усилителя-формирователя 13, бло—

Kа 14 вычит líèÿ и преобразователя 15 30 время-напряжение, соединенного с входом генератора 9, и вторым входом первого управляемого фильтра 12, и генератора 16 образцовых временных интервалов, соединенного с вторым 35 входом блока 14 вычитания, а второй выход генератора 9 соединен с управляющими входами генератора 16 образцовых временных интервалов, блока 14 вычитания и преобразователя 15 время- 40 напряжение, рабочий канал 11, выполненный в виде последовательно соединенных второго управляемого фильтра 17, соединенного с катушкой 5 приема с подвижным магнитом 8, вто- 45 рого усилителя-формирователя 18 и измерителя 19 временных интервалов,управляющий вход которого соединен с вторым выходом генератора 9, а второй вход второго управляемого фильт- 50 ра 17 соединен с выходом преобразователя 15 время-напряжение.

Устройство, реализующее способ измерения перемещений, работает следующим образом. 55

Генератор 9 периодически возбуждает с помощью катушки 3 возбуждения пакет продольных ультразвуковых волн рследствие прямо«о магнитострикционного -нс«фекта в звукопроводе 2. В катушках 4 и 5 приема наводятся импульеь« напряжения эа счет обратного магнитострикционногo -««1«фекта. В рабочем х канале 1 время « „= —, прошедшее между моментом возбуждения катушки 3 гоэбуждения и приемом ультразвукового импульса катушкой 5 приема, зависит от положения подвт<ного магнита 8 и скорости звука Ч в звукопроводе 2. Скорость звука Ч в материале звукопровода 2 известным образом зависит от температуры эвукопровода 2 а,следовательно, и температуры окру— жающей среды. В опорном канале 10 о. время задержки « = — между моментом «V излучения ультразвукового импульса катушкой 3 и моментом приема этой волны катушкой 4 зависит только от скорости звука у, так как неподвижный магнит 7 и катушка 4 установлены на фиксированном расстоянии а от катушки 3.

Таким образом, время «, определяется только скоростью звука V и несущей частотой t импульсных сигналов, причем период несущей частоты 1 выбирается в 10-15 раэ меньше длительности самого импульса для достижения достаточно уэко о спектра излучаемых ультразвуковых волн. Период повторения импульсов генератора 9 выбирается больше времени ) /V .

При воздействии дестабилизирующих факторов время задержки в опорном канале 10 изменяется. Изменением несущей частоты (излучаемого сигнала изменяют скорость продольных волн

V(f) и поддерживают т = const. В устройстве изменение несущей частоты импульсов осуществляется при помощи генератора 9, управляемого напряжением

11„„„ с преобразователя 15 время-напряжение. Первый и второй управляемые фильтры 12 и 17 также управляются этим напряжением, которое изменяет их резонансную частоту настройки одновременно с изменением несущей частоты генератора 9.

Наводимые в катушке 4 опорного канала импульсы напряжения подаются через первый управляемый фильтр 12 на первый усилитель-формирователь 13 и далее на вход блока 14 вычитания, на другой вход которого поступают

1252667 импульсы с генератора 16 образцовых временньгх интервалов. Выходной сигнал с блока 14 вычитания поступает на преобразователь 15 время-напряжение, напряжение ° „„ которого управ- 5 (1 ляет несущей частотой генератора 9, а также частотой настройки фильтров 12 и 17. Импульсы, наводимые в катушке 5, через управляемый фильтр 17 поступают на усилитель-фор-10 мироватсль 18 и далее на измеритель 19 временных интервалов для регистрации времени задержки t к / пропорционального перемещению магнита 8 (Ч= const, если t„=, под- 15 держивается постоянным) .

Формулаизобретения

1. Способ измерения перемещений, 20 заключающийся в том, что возбуждают в звукопроводе магнитострикционного преобразователя катушкой возбуждения с постоянным магнитом ультразвуковые колебания и принимают их катуш — 25 ками приема с неподвижным и подвижным магнитами, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повьппения точности, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний от ка-щ тушки возбуждения до катушки приема с постоянным магнитом, сравнивают последнее с образцовым временным интервалом, изменяют частоту ультразвуковых колебаний катушки возбужде35 ния до момента совпадения сравниваемых временных интервалов и измеряют время распространения ультразвукового импульса от катушки возбуждения до катушки приема с подвижным маг- ° 40 нитом, по которому определяют искомый параметр.

2. устройство для измерения перемещений, содержащее магнитострикц»»oHHb»»» преобразователь, состоящий иэ звукопровода, катушки возбуждения и двух катушек приема с неподвижным и подвижным магнитами, генератор, соединенный с катушкой возбуждения

У опорный ка»»ал, соединенный с катушкой приема с неподвижным магнитом

1 рабочий канал, соединенный с катушкой приема с подвижным магнитом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, генератор выполнен управляемым, опорный канал состоит из последовательно соединенных первого управляемого фильтра, подключенного к катушке приема с неподвижным магнитом, первого усилйтеля-формирователя, блока вычитания и преобразователя время-напряжение, соединенного с входом управляемого генератора и вторым входом первого управляемого фильтра, и генератора образцовьгх временных интервалов, соединенного с вторым входом блока вычитания, второй вьгход управляемого генератора соединен с управляющими входами генератора образцовых временных интервалов, блока вычитания и преобразователя время-напряжение, рабочий канал выполнен в виде последовательно соединенных второго управляемого фильтра, соединенного с катушкой приема с подвижным магнитом, второго усилителя-формирователя и измерителя временных интервалов, управляющий вход которого соединен с вторым выходом управляемого генератора, а второй вход второго управляемого фильтра соединен с выходом преобразователя время-напряжение.

1252667

Сос тавител ь Г. Рыжакова

Редактор М. Бланар Техред И. Ходанич Корректор М. Пожо

Заказ 46I5/43 Тира к 670 Подписное

BIIHHIlM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произволственно-полиграфическое предприятие, r. Укгород, ул.Проектная,4