Способ измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности при измерении с помощью ультразвуковых логометрических преобразователей. Цель изобретения - повышение точности - достигается тем, что перед измерением устанавливают подвижную катушку поочередно в двух произвольно заданных точках на звукопроводе, в каждой точке возбуждают ультразвуковую волну и измеряют время ее распространения до приемных катушек, рассчитывают величину смещения основной и дополнительной приемных катушек и используют этот расчет при установке катушек для компенсации аддитивных погрешностей. 1 с.п.ф-лы, 1 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ,,(л)

С) (21) 4730450/28 (22) 21.08.89 (46) 07,06.92. Бюл.%21 (71) Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства (72) А.И.Надеев и 0,И.Шумов (53) 531.717,11 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 190244, кл, G 08 С 9/04, 1964.

Авторское свидетельство СССР

N 756659, кл. G 01 F 1/66, 1980.

Патент Японии

М 58-36285, кл. G 01 В 17/00. 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности логометрических преобразователей измерительной информации.

Известен способ измерения перемещений, основанный на измерении времени прохождения ультразвукового импульса по ферромагнитному проволочному волноводу от катушки возбуждения до приемной катушки.

Недостаткам этого способа является невысокая точность, обусловленная изменением скорости распространения ультразвука по звуководу под воздействием дестабилизирующих факторов, например температуры.

Известен способ компенсации погрешностей ультразвуковых преобразователей, основанный на одновременном синхронизированном излучении ультразвуковых ра„„ЯЦ „„1739190 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения точности при измерении с помощью ультразвуковых логометрических преобразователей. Цель изобретения — повышение точности — достигается тем, что перед измерением устанавливают подвижную катушку поочередно в двух произвольно заданных точках на звукопроводе, в каждой точке возбуждают ультразвуковую волну и измеряют время ее распространения до приемных катушек, рассчитывают величину смещения основной и дополнительной приемных катушек и используют этот расчет при установке катушек для компенсации аддитивных погрешностей. 1 с.п.ф-лы, 1 ил. бочих и реперных импульсов, при этом при изменении параметров окружающей среды, вырабатывается сигнал ошибки, которым изменяют частоту синхронизирующих импульсов и период рабочих и реперных ультразвуковых импульсов, причем отношение этого периода к длительности реперного прямоугольного импульса оставляют постоянным.

Недостатком этого способа является сложность его реализации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения линейных перемещений, заключающийся в том, что на звукопроводе установлена дополнительная приемная катушка таким образом, что приемные катушки расположены Ilo краям звукоп ровода, подвижная катушка является возбуждающей и перемещается между приемными ка1739190 тушками, а информацией об измеряемом перемещении служит отношение интервала времени прохождения ультразвука от катушки возбуждения до измерительной приемной катушки к сумме интервалов времени 5 прохождения ультразвука от катушки возбуждения до измерительной приемной катушки и от катушки возбуждения до дополнительной приемной катушки.

Однако реализация такого алгоритма 10 преобразования приводит к появлению погрешности нелинейности из-за наличия адекватных погрешностей в измерительном и дополнительном интервалах, обусловленных дополнительными задержками из-за 15 переходных процессов в катушке возбуждения и приемных катушках, задержками в соединительных кабелях, усилителях и формирователях импульсов возбуждения и считывания, электронных схем дальнейшего 20 аналого-цифрового преобразования.

Цель изобретения — повышение точности.

Это достигается тем, что перед измерением устанавливают подвижную катушку 25 поочередно в двух произвольно заданных точках на звукопроводе, в каждой точке возбуждают ультразвуковую волну и измеряют ее распространение до приемных катушек, рассчитывают величину смещения основ- 30 ной и дополнительных приемных катушек по формуле

tx1 хг — tx2 х1

Лх =Лу— х1 + 1ут х2 — х1 где К вЂ” масштабный коэффициент;

tx1, ty1 — ИЭМЕрИтЕЛЬНЫй И дОПОЛНИтЕЛЬный интервалы времени в первой точке измерения;

tx2 — ИЗМЕрИтЕЛЬНЫй ИНтЕрэаЛ ВРЕМЕНИ

40 во второй точке измерения; х1, х2 — расстояние между подвижной катушкой и неподвижной измерительной катушкой в первой и второй точках измерения соответственно, основную и дополни- 45 тельную приемные катушки перед измерением устанавливают в соответствии с полученным смещением так, что знак

"плюс" соответствует смещению и возбуждающей катушке, а знак "минус" — от нее, На чертеже изображен ультразвуковой преобразователь иллюстрирующий и редлагаемый способ, Преобразователь содержит звукопровод 1, подвижную катушку 2 возбуждения, измерительную приемную ка- 55 тушку 3, дополнительную приемную катушку 4, постоянные магниты 5, демпферы 6.

Подвижную катушку 2 возбуждения перемещают в левую крайнюю точку диапазона на расстоянии х1 от катушки 3 и у1 от катушки 4 измеряют интервалы времени

РаСПРОСтРаНЕНИЯ УЛЬтРаЗВУКа tx1 И ty1.

Затем катушку 2 помещают в правую крайнюю точку диапазона на расстоянии х2 от катушки 3 и у2 от катушки 4 и вновь производят измерение интервалов времени

tx1 и ty2.

Тогда результаты измерения с учетом линейного эквивалента Лх аддитивной составляющей погрешности измерительного интервала времени

Л Х = 1аад Ч, где Саад — дополнительные задержки времени в измерительном канале; ч — скорость ультразвука; равны соответственно х1+ ЛХ вЂ” tx1i (1)

tx1 + ty1

Х2+ ЛХ

l< tx2 ° (2)

tx2 + ty2

Умножив первое уравнение системы на х2, а второе — íà х1 получим х1 Х2+Лх х2=

tx1 x2; (3)

tx1 + ty1 х2 Х1 + 1 1х х1

Сх2 х1 . (4)

tx2 + ty2

Вычитая из уравнения (3) уравнение (4), С УЧЕТОМ tx1 + ty1 = tx2 + ty2, НаХОДИМ y= x—

j< tx1 хг — tx2 X1, (5)

lx1 + ty1 Х2 Х1

Перемещаем измерительную приемную катушку и дополнительную катушку на расстояние ЛХ, Таким образом, осуществляется компенсация аддитивных погрешностей в измерительном и дополнительном каналах и, следовательно, компенсация погрешностей нелинейности всего устройства, Предлагаемый способ позволяет без дополнительных затрат значительно повысить точность логометрических ультразвуковых преобразователей. Кроме того, значительно сокращается время на монтаж и наладку ультразвуковых преобразователей, так как по предлагаемому способу можно скорректировать и неточность монтажа при установке приемных катушек.

Формула изобретения

Способ измерения линейных перемещений с помощью ультразвуковых преобразователей, заключающийся в том, что на концах звукопровода устанавливают основную и дополнительную приемные катушки, подвижную катушку возбуждения располагают между ними и соединяют с объектом

1739190

25 .

45

Составитель Т,Головкина

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Заказ 1994 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 измерения, подвижной катушкой возбуждают ультразвуковую волну в звукопроводе, принимают ультразвуковые колебания приемными катушками, и определяют время распространения ультразвуковой волны до 5 них, а по отношению одного из этих времен к их сумме судят о величине линейных перемещений, о тл и ч а ю шийсятем, что, с целью повышения точности, перед измерением устанавливают подвижную катушку 10 поочередно в двух произвольно заданных точках на звукопроводе, в каждой точке возбуждают ультразвуковую волну и измеряют время ее распространения до приемных катушек, рассчитывают величину смещения 15 основной и дополнительной приемных катушек с учетом аддитивной погрешности по формуле

К 1х1 Х2 — Тх2 Х1

Лх =Лу— х1 + Ту1 Х2 Х1 где К вЂ” масштабный коэффициент;

tx1, ту1 — измерительный и дополнительный интервалы времени в первичной точке измерения;

tx2 — измерительный интервал времени во второй точке измерения; х1, x2 — расстояние между подвижной катушкой и неподвижной измерительной катушкой в первой и второй точках измерения соответственно, а основную и дополнительную приемные катушки перед измерением устанавливают в соответствии с полученным смещением так, что знак

"плюс" соответствует смещению к возбуждающей катушке, а знак "минус" — от нее.