Преобразователь линейных перемещений
Изобретение относится к области измерений линейных перемещений и может быть использовано в системах . контроля и измерения механических перемещений. Целью изобретения является повьшение чувствительности и помехоустойчивости за счет увеличения базы прохождения акустического сигнала и исключения механического контакта звукопровода с объектом. В U-образном звукопроводе при прежних габаритах преобразователя линейных перемещений акустическая база становится длиннее. Эхосигнал не сливается с зондирующим на всем диапазоне измерений . С объектом контроля кинематически связан только элемент подмагничивания, а не звукопровод, что повьшает помехоустойчивость. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (50 4 С 01 В 17/00 Егвт, „
13."
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3962426/25-28 (22) 10.10.85 (46) 30.03.88. Бюл. У 12 (75) С.Б.Демин (53) 531.14(088.8) (56) Патент США В 3423673, кл. 324-34, 1965. Авторское свидетельство СССР М 767812, кл. G 01 В 7/00, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕMEIgEHHA (57) Изобретение относится к области измерений линейных перемещений и мо жет быть использовано в системах контроля и измерения механических „„SU„„1384947 A1 перемещений. Целью изобретения является повьппение чувствительности и помехоустойчивости за счет увеличения базы прохождения акустического сигнала и исключения механического контакта звукопровода с объектом. В U-образном звукопроводе при прежних габаритах преобразователя линейных перемещений акустическая база становится длиннее. Эхосигнал не сливается с зондирующим на всем диапазоне измерений. С объектом контроля кинематически связан только элемент подмагничивания, а не звукопровод, что повьппает помехоустойчивость. 3 ил. 1384 Изобретение относится к области измерений линейных перемещений и может быть использовано в системах контроля и измерения механических перемещений. Цель изобретения - повышение чувствительности и помехоустойчивости за счет увеличения базы прохождения акустического сигнала и исключения механического контакта звукопровода с объектом. На фиг. 1 и 2 изображены схемы преобразователя линейных перемещений с различными способами демпфирования; на фиг. 3 — схема преобразователя с двухсторонним преобразованием. Преобразователь линейных перемещений содержит U-образный звукопровод 1 со свободным концом из магнитострикционного материала, акустический демпфер 2, элемент 3 подмагничивания и элемент 4 записи-считывания, причем элемент 3 подмагничивания выполнен с возможностью перемещения вдоль звукопровода 1 и предназначен для кинематической связи с объектом контроля, элемент 4 записи-считывания выполнен длиной, равной длине ветви звукопровода 1., и размещен на одной ветви звукопровода 1 с акустическим демпфером 2. Преобразователь линейньгх перемещений работает следующим образом. При подаче на элемент 4 записисчитывания импульса записи, который может быть промодулирован более высокой частотой, на подмагниченном с помощью подвижного элемента подмагничивания 3 участке звукопровода 1 воз" буждается импульсная ультразвуковая волна механической деформации вследствие прямого магнитострикционного преобразования (эффект Джоуля). Возбужденная в звукопроводе ультразвуковая волна в зоне преобразования начинает распространяться в обе стороны по U-образному звукопроводу 1 с конечной скоростью V (фиг. 1 и 2). Распространяясь вправо по рабочей ветви звукопровода (по фиг. 1 и 2) механическая ультразвуковая волна в некоторый момент времени достигнет акустическогб демпфера 2, установленного на конце ветви, рассеет свою энергию. Таким образом устраняется образование в звукопроводе неинформационных ультразвуковых волн. 947 1» +1+Р Т =2 — — —— 1» +1+Р Т =2 — — —— г (2) Лкустический демпфер может быть выполнен составныМ, из демпфирующего материала (фиг. 1) или монолитным с образующей углао =3-30 (фиг. 2). Одновременно ультразвуковая механическая волна, возбужденная в звукопроводе, распространяется влево (по фиг. 1 и 2) и проходит в его свободную ветвь рабочей длины 1. Достигнув свободного конца, она отражается с изменением направления хода перемагничивания, и, пройдя по рабочей ветви эвукопровода под элементом 3 под15 магничивания, в зоне подмагничивания в элементе 4 записи-считывания воэ" буждает импульсный сигнал, В результате будет выполнено время-импульсное преобразование искомого линейно2п го перемещения: 1» +1+Р T=2 — — — (1) Э P<7i R, где к — радиус закругления U-образ25 ного звукопровода преобразо-, вателя; 1» — искомое расстояние. Для получения требуемой точности преобразования линейных перемещений 30 в сигналы время-импульсной формы в качестве ферроматериала звукопровода преобразователя одностороннего преобразования (фиг. 1 и 2) могут быть использованы прецизионные дисперсионно-твердеющие ферросплавы (например, 42НХТЮ, 44НХТЮ и др.). Кроме того, преобразователь линейных перемещений может быть выполнен по схеме двухстороннего преобра4О зования (фиг. 3). В этом случае дваU-образных звукопровода с неподвижными элементами записи-считывания и подвижными элементами подмагничивания включены равно встречно и параллельно друг относительно друга. Принцип работы преобразователя с двухсторонним преобразованием не отличается от работы выше рассмотренного преобразователя. Отличие заключается в том, что в результате преобразования линейных перемещений на его выходах будут формироваться время-импульсные сигналы:! 384947 где 1„ и 1„ — искомое линейное положение элементов подмагничивания относительно начала измерительных шкал5 звукопроводов. Особенностью преобразователя линейных перемещений с двухсторонним преобразованием является возможность использования в звукопроводах непрециэионных ферросплавов в результате применения методов логометрического. преобразования результирующих сигнаЛОВ Т! и Т ° !5 Звукопровод преобразователя линейных перемещений (фиг. — 3) структурно может быть выполнен стержневым, трубчатым или струнносоставным (составлен из пакета проволочных звукопроводов) с учетом взаимосвязи оптимальных соотношений между его эпектромеханическими параметрами для надежной работы преобразователя, Для д5 повышения эффективности магнитомеханического преобразования (КПД преобразователя) звукопровод из дисперсионно-твердеющих ферросплавов под неподвижным элементом записи-считыва- 30 ния может быть покрыт материалом с высоким коэффициентом магнитострикции, например никелем. Повышение параметрической чувствительности преобразователя достигается в результате выполнения его звукопровода У-образной формы со свободным концом, что позволяет в два раза повысить указанный параметр в эквивалентных точках диапазона преобразования линейного перемещения. Исполнение звукопровода без Механического контакта с объектом контроля позволяет повысить помехоустойчивость преобразователя линейных перемещений. Формула и з обре т е н и я Преобразователь линейных переме- ° щений, содержащий звукопровод со свободным концом из магнитострикционного материала, акустический демпфер, элемент подмагничивания и элемент записи-считывания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности и помехоустойчивости, элемент подмагничивания выполнен с возможностью перемещения вдоль звукопровода и предназначен для кинематической связи с объектом контроля, звукопровод выполнен U-образным, элемент записи-считывания выполнен длиной, равной длине ветви звукопровода, и размещен на одной ветви звукопровода с акустическим демпфером. 118 i947 Составитель А.Олохтанов Редактор А.Ревин Техред М.Ходанич КорректорА.Зимокосов Заказ 1402/37 Тираж 680 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 1ронвводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4
