Магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет передачи линейного перемещения двум приемным катушкам. На последовательно соединенные передающие катушки 3 и 4 с общим постоянным магнитом 5 подается импульс тока, возбуждающий в U-образном звукопроводе 1 две встречно распространяющиеся ультразвуковые волны с одинаковой фазой. Каждая из волн проходит по всей длине звукопровода 1 и поглощается де мпфером2. При этом волны наводят импульсы ЭДС в приемных катушках 8 и 9. Так как катушки 8 и 9 закреплены на различных сторонах гибкого звена 10 направляющего механизма , связанного с объектом измерений, и установлены с возможностью перемещения на различных ветвях звукопровода 1, перемещение объекта вызывает изменение расстояния между парами катушек 3 и 9 и 4 и 8, оставляя неизменным расстояние между катушками 8 и 9. Временные интервалы между импульсами ЭДС измеряют и с их помощью определяют линейное перемещение объекта. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4768664/28 (22) 11.12,89 (46) 29.02.92. Бюл. ¹ 8 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) С.Н,Вершинин, В.Х,Ясовеев и Р,Ю,Мукаев (53) 531.717. 11(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 996965, кл. G 01 B 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N. 668103, кл. Н 04 К 15/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 956964, кл. G 01 В 7/00, 1980. (54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Целью изобретения является повышение точности измерений за счет передачи линейного перемещения двум npu d " "

„„SU „„1716322 А1 емным катушкам. На последовательно соединенные передающие катушки 3 и 4 с общим постоянным магнитом 5 подается импульс тока, возбуждающий в U-образном звукопроводе 1 две встречно распространяющиеся ультразвуковые волны с одинаковой фазой. Каждая из волн проходит по всей длине звукопровода 1 и поглощается демпфером 2. При этом волны наводят импульсы ЭДС в приемных катушках 8 и 9. Так как катушки 8 и 9 закреплены на различных сторонах гибкого звена 10 направляющего механизма, связанного с обьектом измерений, и установлены с возможностью перемещения на различных ветвях звукопровода 1, перемещение обьекта вызывает изменение расстояния между парами катушек 3 и 9 и 4 и 8, оставляя неизменным расстояние между катушками 8 и 9. Временные интервалы между импульсами ЭДС измеряют и с и помощью определяют линейное перемещение объекта. 2 ил.

1716322

10 t5

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения и контроля перемещений, применяемым в системах автоматического управления и регулирования, Известен магнитострикционный преобразователь, содержащий звукопровод с демпферами, катушку возбуждения, соединенный с ней формирователь импульсов записи, две приемные катушки с постоянными магнитами,два усилителя-формирователя импульсов считывания, выходами соединенных с входами схемы совпадения, выход которой связан с входом формирователя импульсов записи.

Недостатком известного преобразователя является низкая чувствительность измерения, обусловленная его конструктивными ,особенностями.

Известен также магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений, содержащий две передающие катушки с последовательно соединенными обмотками, две приемные катушки с постоянными магнитами, два параллельно расположенных звукопровода, концы которых со стороны передающих катушек помещены в демпферы, причем обе приемные катушки жестко связаны одна с другой и установлены с возможностью перемещения, а постоянный магнит катушки первого звукопровода является общим для приемной катушки второго звукопровода, Такой преобразователь имеет повышенную чувствительность и способен регистрировать направление перемещения.

Однако его точность зависит от изменения температуры окружающей среды и качества изготовления материала звукопровода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий звукопровод с демпфером, передающую катушку с постоянным магнитом, закрепленную на конце звукопровода, и две установленные на звукопроводе приемные катушки с постоянными магнитами, одна из которых установлена с возможностью перемещения.

На результаты измерения указанным преобразователем не влияют такие дестабилизирующие факторы, как температура окружающей среды, старение материала звукопровода и т.д„ однако точность его недостаточно высока, Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений, содержащий звукопровод, установленный на концах звукопровода, демпфер, передающую катушку с постоянным магнитом. закрепленную на конце звукопровода, и две установленные на звукопроводе приемные катушки с постоянными магнитами, одна из которых установлена с возможностью перемещения, снабжен направляющим механизмом с гибким замкнутым звеном и дополнительной передающей катушкой, закрепленной на втором конце звукопровода и электрически соединенной последовательно с основной передающей катушкой.

Звукопровод выполнен U-образным. Приемные катушки закреплены на различных сторонах гибкого звена направляющего механизма в противоположных одна другой точках. Вторая приемная катушка установлена на звукопроводе также с возможностью перемещения. Приемные катушки установлены на различных ветвях U-образного звукопровода, Постоянный магнит основной передающей катушки является общим для дополнительной передающей катушки.

Нэ фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений содержит звукопровод 1 из магнитострикционного материала, демпфер 2, последовательно соединенные передающие катушки 3 и 4, поляризующие магниты 5 — 7, приемные катушки 8 и 9, связанные между собой гибкой передачей 10, движение которой осуществляется с помощью направляющих роликов 11 и 12. Объект контроля жестко связан с любой из приемных катушек 8 и 9, Преобразователь работает следующим образом.

При запуске преобразователя на последовательно соединенные передающие катушки 3 и 4 подается импульс тока, Вследствие прямого магнитострикционного аффекта в звукопроводе 1 возбуждаются две ультразвуковые волны с одинаковой фазой колебаний, распространяющиеся навстречу одна другой. В результате при встрече волны не затухают и каждая из них проходит по всей длине звукопровода 1, после чего они затухают в демпфере 2. Волна, распространяющаяся по нижней части звукопроводэ, проходит под приемной катушкой 8 и наводит в -ней импульс ЭДС вследствие обратного магнитострикционного аффекта через время

1716322

2Хо то

10 я 3Xî Ì

t}—

v и 3XO ++ ÜÕ сг=

v и } 3Хо - Ж< t2=t 2 t2

xo,=Ac тг=.

v где v — скорость распространения ультра- . звуковой волны в звукопроводе;

Х(о) — начало отсчета; 5

Л- измеряемое перемещение.

После встречи и расхождения волн в приемной катушке 9 наводится следующий импульс через время прошедшее с момента.возбуждения волн, а в приемной катушке 8 — через время 15 также отсчитанное от момента возбуждения волн в катушках 3 и 4.

Время, прошедшее между наведением импульсов в катушке 9, вычисляется по формуле

«=т I — tl и Эхо Ax xo St 2(хо Ьс}

Время, прошедшее между наведением импульсов в катушке 8, вычисляется по фор- 30 муле х. ьх г(х йх} ч

Информацией о величине и направлении измеряемого перемещения h X служит разность временных интервалов t2 и t1: 40

2 хо . ьх} 2 хо . Ax щ

Ч ч ч

Знак Ь Х зависит от направления перемещения, при этом его верхний знак соответствует случаю, изображенному на чертеже.

Так как при изменении температурц 50 звукопровода меняется скорость распространения ультразвуковых волн, для стабилизации преобразователя по температуре вводится поправка на скорость при каждом цикле измерений. Для этого определяется 55 время t0 между наведением первого импульса в катушке 8 и второго импульса в катушке 9, либо первого импульса в катушке

9 и второго импульса в катушке 8. Тогда, зная расстояние Хо между приемными катушками 8 и 9, скорость волны в звукопроводе вычисляется по формуле

Вычисленная скорость ультразвуковой волны ч при каждом цикле измерений и преобразований вводится в формулу определения перемещения обьекта контроля.

Поправка на скорость может непосредственно подаваться в блок вычисления преобразователя при реализации его электронной схемы. Временные интервалы

0 и to могут измеряться путем подсчета числа импульсов образцового генератора в счетчиках с использованием логических элементов и RS- и 0-триггеров. Блок вычислителя может быть выполнен с применением арифметико-логических устройств или аналоговых перемножителей-делителей.

Таким образом, изменение формы звукопровода, введение гибкой передачи между приемными катушками и возбуждение в звукопроводе двух встречных ультразвуковых волн обеспечивают независимость точности измерения. от температуры окружающей среды и старения материала звукопровода при сохранении чувствительности и упрощение конструкции за счет примененияодного0-образного демпфированного звукопровода вместо двух.

Формула изобретения

Магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений, содержащий звукопровод, установленный на концах звуковопровода демпфер, передающую катушку с постоянным магнитом, закрепленную на одном конце звукопровода, и две установленные на звукопроводе приемные катушки с постоянными магнитами, одна из которых установлена с возможностью перемещения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен направляющим механизмом с гибким замкнутым звеном и дополнительной передающей катушкой, закрепленной на другом конце звукопровода и электрически соединенной последовательно с основной передающей катушкой, звукопровод выполнен U-образным, приемные катушки закреплены на различных сторонах гибкого звена направляющего механизма в противоположных одна другой точках, вторая приемСоставитель C. Вершинин

Техред M.Моргентал Корректор M.Øàðoøè

Редактор А.Лежнина

Заказ 604 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", f. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ная катушка установлена на звукопроводе также с ВОзмОжнОстью перемещения, причем приемные катушки установлены на различных ветвях U-образного звукопровода, а постоянный магнит основной передающей катушки является общим для дополнительной передающей катушки.