Магнитострикционный преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к автоматике , в частности к устройствам. преобразующим механические перемещения в цифровой код. Цепь изобретения - повышение точности магнитострикционного преобразователя перемещения в код - достигается тем, что сосредоточенная обмотка 3 (возбуждения ) размещена посередине магнитострикционного волновода 1 Ь-образной формы, на параллельных участках которого размещены распределенные обмотки 4, 5, запитанные через развязьтающий элемент, вьшолненный на дросселе 12, постоянным током от источника 11 постоянного тока. На концах волновода 1 установлен демпфер 2. Между па/ / Нг S Н2 7- ж llv-г 2 Т/гЩЬ; rrrfr-f f Г Г Г V S (Л Ш2Х S Н2 2 Г Г Г V 2 00 о со оэ оо puz.J

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 M!

ЗРУр.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/Ц фиг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3993030/24-24 (22) 17. 12.85 (46) 07.05.87. Бюп. № 17 (72) В.Х.Ясовеев, P.Þ.Ìóêàåâ, M.À.Ураксеев, В.Д.Варивода и Ю.В.Щипанов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 262518, кл. Н 03 М 1/50, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 1105922, кл. Н 03 M 1/22, 1983. (54) МА1 НИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД (57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, ÄÄSUÄÄ 1309313 А1 преобразующим механические перемещения в цифровой код. Цель изобретения — повьппение точности магнитострикционного преобразователя перемещения в код — достигается тем, что сосредоточенная обмотка 3 (возбуждения) размещена посередине магнитострикционного волновода 1 11-образной формы, на параллельных участках которого размещены распределенные обмотки 4, 5, запитанные через развязывающий элемент, выполненный на дросселе

12, постоянным током от источника 11 постоянного тока. На концах волновода 1 установлен демпфер 2. Между па130931 раллельными участками золновода 1 размещены жестко соединенные между собой постоянные магниты 6, 7, изменение зазора между каждым из которых и соответствующим участком волновода 1 обеспечивает различные знаки напряженностей магнитного поля подмагничивания и равенство их абсолютных значений. Импульс опроса с генератора 8 опроса поступает в обмотку 3, в намагничени ом маг нитос три кци онном волноводе 1 возникает ультразвуковой импульс, который распространяется по

3 параллельным участкам волновода 1 до места нахождения постоянных магнитов

6, 7. При прохождении импульса под постоянными магнитами 6, 7 в каждой из распределенных обмоток 4, 5 возникает импульс, поступающий на соответствующий усилитель 9, 10 переменного тока. На выходе вычитателя 13 формируется импульс удвоенной амплитуды, прекращающий работу преобразователя 14 временного интервала в код, который был запущен импульсом генератора 8 опроса. 2 ил.

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механические перемещения в цифровой код.

Цель изобретения — повышение точности магнитострикционного преобразователя перемещения в код, На фиг. 1 изображена схема преобразователя на фиг. 2 — графики распределения напряженности магнитного поля подмагничивания вдоль магнитострикционного волновода.

Магнитострикционный преобразователь перемещения в код содержит магнитострикционный волновод 1 U-образной формы, демпфер 2, сосредоточенную обмотку 3 возбуждения, распределенные обмотки 4 и 5 считывания, постоянные магниты 6 и 7, жестко связанные между собой, генератор 8 опроса, управляемые усилители 9 и 10 переменного тока, выполненные с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, источник 11 постоянного тока, развязывающий элемент, выполненный на дросселе 12, вычитатель 13, и преобразователь 14 временного интервала в код.

Преобразователь работает следующим образом.

В сосредоточенную обмотку 3 возбуждения подается импульс тока с генератора 8 опроса. Одновременно сигнал генератора 8 опроса подается на первый вход преобразователя 14 временных интервалов в код. Волновод 1 находится в магнитонасыщенном состоя2 нии, обеспечиваемом путем подачи тока в распределенные обмотки 4 и 5 от источников 11 постоянного тока.

Работа волновода 1 в режиме магнитно5 ro насыщения характерна тем, что воздействие ударов и вибраций практически не влияет на точность работы, так как уменьшается влияние акустических помех. Это означает, что в распределенных обмотках 4 и 5 значительно уменьшается ЭДС при воздействии ударов и вибрации на всех участках волновода, где он находится в режиме магнитного насыщения.

ЭДС в распределенных обмотках 4 и 5 наводится при некоторых значениях напряженности Н магнитного поля подмагничивания, а максимальное значение этой ЭДС устанавливается при некоторых оптимальных значениях напряженности Н,„ и Н „ (фиг. 2) подмагничиваний, которые достигаются на участках i :i+1 длины 2 параллельных участков волновода 1, расположенных в зонах постоянных магнитов 6 и 7.

При этом (фиг. 2), например, напряженность Над магнитного поля на участке i положительна, а Н „, на

3О участке i+1 отрицательна вследствие раэмагничивающего действия поля постоянных магнитов 6 и 7, что может быть реализовано путем задания разных воздушных зазоров 8 и 8 между

1 постоянными магнитами 6 и 7 и волноЗ водам 1. Кроме того, увеличивается точность преобразователя за счет уменьшения температурной нестабильгде V — скорость звука в волноводе 1;

Š— модуль Юнга материала волновода 1;

p — плотность материала волновода 1.

Ультразвуковая волна, возникающая в волноводе 1, вследствие прямого магнитострикционного эффекта, распространяясь по волноводу 1 в обе стороны от обмотки 3, достигает участков

i+I находящихся в зоне постоянных магнитов 6 и 7, наводит в распределенных обмотках 4 и 5 ЗДС вследствие обратного магнитострикционного эффекта.

Распределение напряженности магнитного поля в каждой из соответствующих половин волновода 1 имеет вид, показанный на фиг ° 2. Вследствие этого выходной сигнал е„ в распределенной обмотке 4 находится по формуле

dg

p,î8Нопт о1 где р — магнитная проницаемость вакуума (1,26х10 Гн/м);

S — поперечное сечение волново35 да 1;

Н - напряженность магнитного поепт ля на участке волновода 1; р — относительная магнитная проницаемость материала волновода 1.

Выходной сигнал е -в распределенной обмотке 5 определяется по формуле с1И

Ро 8Н опт

3 t

45 где Н „ — напряженность магнитного

1 поля на участке i+i волновода, причем )Н д 1 (Н огас

Сигналы е„и е с распределенных обмоток 4 и 5 поступают на входы управляемых усилителей 9 и l0 переменного тока. В момент появления импульсов на выходе генератора 8 опроса усилители 9 и 10 запираются путем уменьшения коэффициентов усиления (Ку) до уровня, близкого к нулю, воздействием на их управляющие входы.

3 13093 ности вследствие меньшего изменения модуля Юнга Е, а следовательно, и скорости звука V в волноводе 1 от температуры, которые связаны следующим отношением

13 4

Дроссель 12 служит для исключения шунтирования входов усилителей 9 и

10 источником 11 постоянного тока. С выходов усилителей 9 и 10 сигналы е = kyeÄ е"= k>ez поступают на входы вычитателя 13. На выходе вычитателя 13 появляется сигнал е, определяемый при IHan =1-Нопт! по формуле о1Н

e = ky(e, — е ) = -2ky а,БН, с t где k — коэффициент усиления усилиу телей 9 и 10.

С приходом сигнала е с вычитателя

13 на преобразователь 14 временного интервала в код процесс преобразования заканчивается. На выходе последнего устанавливается код, однозначно связанный с перемещением постоянных магнитов 6 и 7.

Формула из обретения

Магнитострикционный преобразователь перемещения в код, содержащий магнитострикционный волновод U-o5разной формы, концы которого соединены с демпфером, первый постоянный магнит, соединенный с объектом перемещения и размещенный между параллельными участками магнитострикционного волновода U-образной формы, две распределенные обмотки, размещенные на параллельных участках магнитострикционного волновода U-образной формы вдоль всей длины перемещения первого постоянного магнита, генератор опроса, первый управляемый усилитель переменного тока, к информационному входу которого подключен первый вывод первой распределенной обмотки, второй вывод которой соединен с общей шиной, управляющий вход первого управляемого усилителя переменного тока соединен с выходом генератора опроса, который соединен с первым входом преобразователя временного интервала в код, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй. управляемый усилитель переменного тока, вычитатель, источник постоянного тока, развязывающий элемент, второй постоянный магнит и сосредоточенная обмотка, которая расположена посередине магнитострикционного волновода U-образной формы, /

+dnm, Составитель Е. Бударина

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Редактор Н. Рогулич.

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1804/56

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1 первый вывод сосредоточенной обмотки соединен с выходом генератора опроса, который соединен с управляющим входом второго управляемого усилителя переменного тока, второй постоянный магнит жестко соединен с первым постоянным магнитом, источник постоянного тока подключен через развяэывающий элемент к первым выводам первой и второй распределенных обмоток, первый вывод второй распре1

309313 6 деленной обмотки соединен с информационным входом второго управляемого усилителя переменного тока, а второй — с общей шиной, которая соединена с вторым выводом сосредоточенной обмотки, выходы первого и второго управляемых усилителей переменно- го тока соединены с входами вычитателя, выход которого соединен с вторым

10 входом преобразователя временного интервала в код.