Устройство для измерения перемещений
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений объектов. Цель - повышение точности за счет исключения погрешности , вызываемой вибрацией пьезоэлементов. Блок 5 измерения и регистрации фиксирует переменную ЭДС на выходе магниточувствительного элемента 2. Перемещение определяется, например, по амплитуде переменной ЭДС в аналоговом датчике, по числу минимумов и максимумов амплитуды переменной ЭДС при дискретном характере намагниченности носителя и т. д. Дифференциальные усилители 6, 8, включенные в цепь следящей обратной связи , позволяют повысить виброустойчивость пьезоэлементов. Напряжение с одного из пьезоэлементов поступает на прямой вход усилителя 6, на инверсный вход которого поступает напряжение от генератора 4, сдвинутое по фазе фазовращателем 7 на л /2 На выходе усилителя 6 действует напряжение, пропорциональное частоте и амплитуде вибрации. Оно поступает на инвертирующий вход усилителя 8, на прямой вход которого поступает синусоидальное напряжение генератора 4. На выходе усилителя 8 напряжение представляет собой разность, которая поступает на второй пьезоэлемент пьезовибраюраЗ, работающий в режиме обратного пьезоэффекта. При этом результирующая амплитуда колебаний пьезовибратора, определяющая величину ЭДС, остается постоянной и зависит только от напряжен .ности магнитного поля носителя 1 записи, действие вибрации не вызывает появления погрешности. 1 ил. сл с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
В (21) 4677059/28 (22) 11.03.89 (46) 30.04.91. Бюл. N. 16 (71) Одесский политехнический институт (72) P.Ã. Джагупов и А.В. Рябцов (53) 531,717 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1548660, кл, G 01 В 7/04, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений объектов. Цель— повышение точности за счет исключения погрешности, вызываемой вибрацией пьезоэлементов. Блок 5 измерения и регистрации фиксирует переменную ЭДС на выходе магниточувствительного элемента 2. Перемещение определяется. например, по амплитуде переменной ЭДС в аналоговом датчике, по числу минимумов и максимумов амплитуды переменной ЭДС при дискретном характере намагниченности носителя и т. д. Дифференциальные усилители 6, 8, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении перемещений обьектов.
Цель — повышение точности за счет исключения погрешности, вызываемой вибрацией пьезоэлементов.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит носитель 1 магнитной записи, выполненный в виде основы и разме1ценного на ее поверхности магнитного слоя, установленный с воэможностью перемещения вдоль рабочей поверхности и предназначенный для связи с перемещаемым. 5U 1645807 А1 включенные в цепь следящей обратной связи, позволяют повысить ниброустойчивость пьезоэлементов. Напряжение с одного из пьезоэлементов поступает нэ прямой вход усилителя 6, на инверсный вход которого поступает напряжение от генератора 4, сдвинутое по фазе фазовращателем 7 на л /2. На выходе усилителя 6 действует напряжение, пропорциональное частоте и амплитуде вибрации. Оно поступает на инвертирующий вход усилителя 8, на прямой вход которого поступает синусоидальное напряжение генератора 4. На выходе усилителя 8 напряжение представляет собой разность, которая поступает на второй пьезоэлемент пьезовибратора3, работающий в режиме обратного пьезоэффекта. При этом результирующая амплитуда колебаний пьезовибратора, определяющая величину ЭДС, остается постоянной и зависит только от напряженности магнитного поля носителя 1 записи, действие вибрации не вызывает появления погрешности. 1 ил. обьектрм, магниточувствительный элемент
2, закрепленный на пьезовибраторе 3, который предназначен для возбуждения механических колебаний магниточувстгительного элемента 2, генератор 4 переменного напряжения и подключечный к магниточувствительному элементу 2 блок 5 измерения и регистрации. Выход генератора 4 соединен с прямым входом дифференциального усилителя 6 и входом фазовращателя 7. Выход фазовращателя 7 соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 6, выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 8.
1645807
Прямой вход усилителя 6 и выход усилителя
8 соединены с соответствующими электродами пьезовибратора 3.
Устройство работает следующим образом, Под действием генератора 4 переменного напряжения в пьезовибраторе 3 возникают иэгибные деформации, которые вызывают колебаний магниточувствительного элемента 2 s магнитном поле носителя
1 записи, намагниченного по определенному закону.
При перемещении магниточувствительного элемента 2 вдоль носителя 1 записи переменная ЭДС, наводимая в колеблющемся магниточувствительном элементе по закону магнитной индукции, пропорциональна намагниченности носителя. Характер намагниченности носителя 1 может быть аналоговым, дискретным или кодовым. В соответствии с этим переменная ЭДС на выходе магниточувствительного элемента, фиксируемая в блоке 5 измерения и регистрации, изменяется по аналоговому (например, линейному), дискретному либо кодовому закону. Перемещение определяется по амплитуде переменной ЭДС в аналоговом датчике, по числу максимумов и минимумов амплитуды переменной ЭДС при дискретном характере намагниченности носителя, либо по кодовой комбинации, выраженной в виде сочетания максимумов и минимумов ЭДС в кодовом датчике перемещений, где "единице" кода соответствуе наличие намагниченности носителя в точке нахождения магниточувствительного элемента, а "нулю" — ее отсутствие.
Воздействие вибрации, неизбежно возникающей в перемещающихся объекта, приводит к появлению дополнительной погрешности устройства. Повысить виброустойчивость пьезоэлементов позволяет введение двух дифференциальных усилителей, включенных в цепь следящей обратной связи.
Один из двух пьезоэлементов, входящих в состав пьеэовибратора 3, использует,ся в качестве датчика вибрации и работает в режиме прямого пьезоэффекта. Напряжение на его электродах пропорционально изгибу, возникающему при подаче напряжения генератора на второй пьезоэлемент пьеэовибратора, работающий в режиме обратного пьезоэффекта. Фазовый сдвиг между переменным напряжением, приложенным к пьезоэлементу, и его деформацией в режиме обратного пьезоэффекта равен 90 электрических градусов, Поэтому для устранения этого несоответствия в схему вводи10
45 ся фазовращатель, обеспечивающий сдвиг фазы на л/2.
Пусть в переменном напряжении, возникающем на электродах пьезоэлемента вибратора 3, работающего в режиме прямого пьезоэффекта, присутствует составляющая V(t), пропорциональная амплитуде и частоте внешней вибрации, Тогда в точке А действует напряжение
VA = Vqcoswt + V(t).
Это напряжение с датчика вибрации поступает на прямой вход усилителя 6, на другой вход которого поступает переменное напряжение от генератора 4, сдвинутое по фазе фазовращателем на л /2. В точке В действует напряжение V Таким образом. в устройстве реализуется следящая обратная связь, поддерживающая постоянную амплитуду колебаний пьезовибратора, не зависящую от амплитуды внешней вибрации, Если на пьезовибраторе действует внешняя сила вибрации, вызывающая деформацию случайного характера 1, то на пьезовибратор подается напряжение, величина которого соответственно у .еньшается цепью обратной связи на величину, пропорциональную этой случайной деформации, При этом результирующая амплитуда колебаний пьезовибратора, определяющая величину ЭДС, наводимой в магниточувствительном элементе, остается постоянной. Таким образом, наводимая ЭДС зависит только от напряженности магнитного поля носителя 1 записи, и действие вибрации не вызывает появления погрешности. Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее носитель магнитной записи, генератор переменного напряжения, пьезовибратор, закрепленный на нем магниточувствительный элемент, установленный с возможностью перемещения вдоль рабочей поверхности носителя магнитной записи и предназначенный для связи с измеряемым объектом, и подключенный к 1645807 Составитель Н. Крюкова Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М. Шароши Редактор 3. Ходакова Заказ 1552 Тираж 392 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 магниточувствительному элементу блок измерения и регистрации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено фазовращателем и двумя дифференцйальными усилителями, вход первого и выход второго дифференциальных усилителей подключены к соответствующим электродам пьезовибратора, выход первого дифференциального усилителя подключен к инвертирующему входу второго дифференциального усилителя, прямой вход которого подключен к выходу генера5 тора переменного напряжения и входу фазовращателя, выход которого подключен к инвертирующему входу первого дифференциального усилителя.
