Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механические перемещения в цифровой код. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя за счет исключения влияния синхронных помех. В устройстве осуществляется измерение расстояния между акустическими излучателем и приемником, расположенными на эвукопроводе, по времени прохождения сдвоенных акустических импульсов, разделенных случайным интервалом времени , который задается генератором случайных чисел. Принятые сигналы выделяются на фоне помех с помощью схем совпадения. 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИКС (t9) О 0 (5!)5 6 01 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) (21) 4804573/28,, (22) 20.03,90 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе и Научно-исследова. тельский институт физических измерений (72) М.А.Ураксеев, Р.Ю.Мукаев, И.Л.Виноградова, А,Н.Трофимов и В.И,Быченков (53) 620.179.16(088.8) (56) Артемьев Э.А. Отчет по НИР М 447-79, Минрыбхоз СССР. r. Астрахань, Астрыб

ВТУЗ, 1980, т.1, с, 66.

Авторское свидетельство СССР, М 1562700, кл. 6 01 В 17/00, 1989. (54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБ-.

РАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕ-НИЙ

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механическое перемещение в цифровой код. е

Известен преобразователь перемеще. ний, содержащий неподвижный эвукопровод, один конец которого защемлен, а другой помещен в демпфер, последовательно соединенные генератор запуска, форми рователь записи и катушку записи, последовательно соединенные катушку считывания, усилитель считывания и триггер, второй вход которого соединен с выходом генератора запуска.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь, содержащий неподвижный магнитострикционный звукопровод, концы которого соединены с демпферами, последовательно соединенные катушку записи и (57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механические перемещения в цифровой код. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразователя за счет исключения влияния синхронных помех. В устройстве осуществляется измерение расстояния между акустическими излучателем и приемником, расположенными на эвукопроводе, по времени прохождения сдвоенных акустических импульсов, разделенных случайным интервалом време- ни, который задается генератором случайных чисел. Принятые сигналы выделяются на фоне помех с помощью схем совпадения. 3 ил. усилитель-формирователь импульсов записи, катушку считывания, соединенную с усилителем-формирователем импульсов считывания, который соединен с RS-триггером, управляющим коммутацией линий задержки на времена т) и Сг, элементй И, сравнивающие результаты прохождения импульсов, счетчик импульсов и элемент памяти.

Недостаток укаэанных преобразователей — низкая помехоустойчивость,.что обусловлено тем, что при совпадении информационных сигналов преобразователя с синхронными электромагнитными помехами, т.е. кратными по частоте информационным сигналам, преобразователь начинает воспринимать помехи как импульс считывания. Этим нарушается правильность показаний прибора.

1742618

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразователя за счет исключения влияния синхронных помех, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий звукопровод, выполненный из магнитострикционного материала, два демпфера, установленных на концах звукопровода, усилитель-формирователь импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводе катушку возбуждения с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль звукопровода приемную катушку с постоянным магнитом, подключенный к выходу последней усилитель-формирователь приемных сигналов. последовательно соединенные генератор импульсов, линию задержки, коммутатор, вторую линию задержки и второй коммутатор, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, подключенные к выходу первой линии задержки последовательно соединенные третий коммутатор, треть о линию задержки и четвертый коммутатог., выход которого подключен к второму входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, последовательно соединенныее генератор опорной частоты, счетчик импульсов и блок памяти, RS-триггер, первый и второй элементы И и четвертую линию запер>кки, выход генератора импульсов

15

30 подключен к R-входу RS-триггера, выход которой подключен к информационным входам первого и третьего коммутаторов и первым входам первого и второго элементов И, а вторые выходы второго и четвертого коммутаторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов

И, введены и последовательно соединены датчик случайных чисел с запоминающим регистром и мультиплексором, подключен" ными к выходу первой линии задержки, по. следовательно соединенные пятый . коммутатор, пятая линия задержки, шестой

40 коммутатор, третий элемент И, элемент .50

ИЛИ и шестая линия задержки, выход которой подключен к входу сброса счетчика, и подключенные к выходу. первой линии задержки последовательно соединенные седьмой коммутатор, седьмая линия задержки, восьмой коммутатор и четвертый элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому усилителя-формирователя приемных сигна- 35 лов подключен к S-входу RS-триггера и входу четвертой линии задержки, выход входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу блока памяти, выход четвертой линии задержки подключен к информационным входам пятого и седьмого коммутаторов, четыре выхода мультиплексора подключены к третьим входам гоответственно первого и второю, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выход

RS-триггера подключен к управляющему входу запоминающего регистра. выход генератора импульсов подключен к четвертым входам всех коммутаторов, выходы шестого и восьмого коммутаторов подключены соответственно к третьему и четвертому входам усилителя-формирователя импульсов возбуждения, выход первой линии задержки подключен к пятым входам первого, третьего, пятого и седьмого коммутаторов, а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ, На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2 — временные диаграммы сигналов; на фиг,3 — пример построения коммутатора.

Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений содержит звукопровод 1 из магнитострикционного материала, два демпфера 2, установленных на концах звукопровода 1, усилитель-формирователь 3 импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводе 1 катушку 4 возбуждения с постоянным магнитом 5, установленную на звукопроводе 1 с возможностью перемещения вдоль звукопровода 1 приемную катушку 6 с постоянным магнитом 7, подключенный к выходу. последней усилитель-формирователь 8 приемных сигналов, последовательно соединенные генератор 9 импульсов, линию 10 задержки, коммутатор 11, вторую линию 12 задержки и второй коммутатор 13, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя 3 импульсов возбуждения, подключенные к выходу первой линии 10 задержки последо вательно соединен н ые третий коммутатор 14, третью линию 15 задержки и четвертый коммутатор 16, выход которого подключен к второму входу усилителя-формирователя 3 импульсов возбуждения, последовательно соединенные генератор 17 опорной частоты, счетчик 18 импульсов и блок 19 памяти, RS-триггер 20, первый 21 и второй 22 элементы Л и четвертую линию 23 задержки, выход генератора

9 импульсов подключен к R-входу RS-триггера 20, выход усилителя-формирователя 8 приемных сигналов подключен к S-входу

1742618

RS-триггера 20 и входу четвертой линии 23 При включении генератора 9 он форми задержки, выход которой подключен к ин- рует импульс (фиг.2, эпюра а), идущий нэ формационным входам первого 11 и треть- R-вход RS-триггера 20 и устанавливак>щий

его 14 коммутаторов и первым входам его а состояние логического "0". Одноврепервого 21 и второго 22 элементов И сост- 5 менно этот импульс поступает íà упраяляюветственно, а вторые выходы второго 13 и щие {R) входы коммутаторов 11, 13, 14, 16, четвертого. 16 коммутаторов соответствен- 27, 29, 33 и 35, устанавливая их в состояние, но подключены к вторым входам первого 21 когда ни одна цепь не скоммутирована. Ими второго 22 элементов И соответственно, а пульс с генератора 9 поступает на вход да1также последовательно соединенные дат- 10 чика 24 случайных чисел, запуская его на чик 24 случайных чисел, запоминающий.ре- . формирование числа. Сформировав число, гистр 25 и мультиплексор 26, подключенные дат;ик 24 отправляет его íà запись в запок выходу первой линии 10 задержки после- минающий регистр 25 и далее на входы довательно соединенные пятый коммутатор мультиплексора 26. В это время последний

27, пятую линию 28 задержки, шестой ком- 15 формирует импульс на любом из своих четымутатор 29, третий элемент И 30. элемент рехвыходов,отправляяегонауправляющие

WIN 31 и шестую линию 32 задержки, выход входы соответствующей пары коммутаторов которой подключен к выходу сброса счетчи- (в данном примере на входы Y коммутатока 18, и подключенные к выходу первой ли- ров 14 и 16). При этом коммутатор 14 соединии 10 задержки последовательно 20 няется сигнальным входом соединенные седьмой коммутатор 33, седь- {информационным) с выходом линии 10 замую линию 34 задержки и восьмой коммута- держки, а первый выход коммутатора 1б тоо 35, выходы первого 21 и второго 22 соединяется с входом усилителя-фармироэлементов И соответственно подключены к вателя 3 импульсов возбуждения. В это вретретьему и четвертому входам элемента 25 мя импульс, шедший с генератора 9 и

ИЛИ 31, выход которого подключен к управ- задерживающийся на линии 10 задержки ляющему входу блока 19 памяти, выход чет- (фиг.2, эпюра б), поступает на третий вход вертой линии 23 задержки подключен к усилителя-формирователя 3 и на информаинформационным входам пятого 27 и седь- ционные входы коммутаторов 11, 14, 27 и 33. мого 33 коммутаторов соответственно, че- 30 Но в данном случае только коммутатор 14 ты ре выхода мул ьти и лексо ра 26 пропускает импульс на вход линии 15 задерподключены к третьим входам соответст- жки на время . Остальные коммутаторы венно первого 11 и второго 13, третьего 14 импульса не пропускают, На вход усилитеи четвертого 16, пятого 27 и шестого 29, ля-формирователя 3 поступают два импульседьмого 33 и восьмого 35 коммутаторов, 35 са: с выхода линии 10 задержки и с первого выход ЯЯ-триггера 20 подключен куправля- выхода коммутатора 16. Они отличаются ющему входу запоминающего регистра 25, один or другого на время tz. При прохождевыход генератора 9 импульсов подключен к нии импульсов под магнитом 5 по катушке 4 четвертым входам всех коммутаторов, выхо- в звукопроводе 1 возникают два аналогичды шестого 29 и восьмого 35 коммутаторов 40 ных механических импульса. Через время подключены соответственно к третьему и tx=x/v в катушке 6 возникают два импульса четвертому входам усилителя-формирова- тока (фиг.2, эпюра д), которые пройдя на теля 3 импульсов возбуждения, выход пер- S-вход RS-триггера 20, устанавливают его в вой линии 10 задер>кки подключен к пятым состояние логической "1". RS-триггер 20 входам первого 11, третьего 14, пятого 27 и 45 формирует импульс, который попадает на седьмого 33 коммутаторов, а выходы перво- управляющий вход регистра?5 памяти. При го 21 и второго 22 элементов И подключены этом последний отправляет на входы мульсоответственно к третьему и четвертому типлексора 26 число, которое он записал с входам элемента ИЛИ 31. Коммутаторы 11, датчика 24 случайных oècåë.

13, 14, 16, 28, 2933, 35 могут быть реализо- 50 Мультиплексор 26 опять формирует имваны, например. по схеме, показанной на пульс на одном из четырех выходов так, что фиг.3, RS-триггер 20, счетчик 18, элементы управляющийимпульс поступает к управляИ 21, 22, 30, 36, элемент ИЛИ 31, запомина- ющим входам коммутаторов 14 и 16, при ющие регистры 19 и 25 могут быть реализо- этом коммутатор 14 отключается от выхода ваны на известных интегральных микросхе-55 линии 19 задержки и подключается к выходу мах,датчик 24 случайных чисел может быть, линии 23 задержки, а коммутатор 16 перереализован на микросхеме, входящей в уст- ключается с первого выхода на второй, т.е. ° ройство калькулятора МК-61{"Электроника"), . подключаетоя к второму входу элемента И

Преобразователь работает следующим 22. Два импульса, идущих с усилителя-форобразом. мирователя 8через линию 23 задержки,,по1742618

55 ступают на вход коммутатора 14, первые входы Всех элементов И, четвертые входы коммутаторов 11, 27 и 33 отключены от выхода линии 23 задержки. Коммутатор 14 пропускает оба импульса, задержав их на время 1р на линии 15 задержки, которые через коммутатор 16 проходят на второй . вход элемента И 22 (фиг,2, эпюра е), причем первый импульс поступившей пачки задержан на время tz и совпадает с вторым импульсом пачки. пришедшей с линии 23 задержки. В этом случае элемент И 22 отправляет импульс на вход элемента ИЛИ 31.

Элементы И 21, 30 и 36 импульса на вход элемента ИЛИ 31 не отправляют. При наличии хотя бы одного сигнала на входе элемент ИЛИ 31 формирует импульс, идущий на управляющий вход элемента 19 памяти и через линию 32 задержки на управляющий вход счетчика 18 импульсов. По команде регистр 19 копирует число, накопившееся в счетчике 18 с момента начала преобразований (с момента поступления импульса с выхода линии 10 задержки на третий вход усилителя-формирователя 3), Это число пропорционально измеряемому перемещению, Посту:"вший импульс с линии 32 задержки (на время, меньшее периода следования импульсов с генератора 17), сбрасывает накопившееся число в счетчике 18.

Цикл преобразования закончен и мо>кет повторяться сначала при поступлении тактового импульса с генератора 9.

Преимущество преобразователя заключается в том, что импульс помехи не считывается, так как последний с очень малой

Вероятностью может следовать в пачке с интервалом ц; t2." Времена задержки t1, t тз, t4 выбираются из ряда простых чисел (1, 3, 5, 7...) для исключения влияния синхронных помех и их гармоник. Код на запоминающем регистре постоянно меняется при изменении перемещения Х.

Таки м образом, и редла гаем а я конструкция позволяет повысить помехоустойчивость преобразОВания за счет снижения влияния синхронных помех. . Формула изобретения

Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений, содержащий. звукопровод, выполненный иэ магнитострикционного материала, два демпфера, установленных на концах звукопровода, усилитель-формирователь импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводе катушку возбуждения с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с воэможностью перемещения вдоль . звукопровода приемную катушку с постоянным магнитом, подключенный к Выходу по следней усилитель-формирователь приемных сигналов, последовательно соединенные генератор импульсов; линик> задержки; коммутатор, вторую линию задержки и второй коммутатор, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения. Подключенные к выходу первой линии задержки последовательно соединенные третий коммутатор, третью линию задержки и четвертый коммута ор, выход которого подключен к втордму входу усилителя-формирователя импульсов Возбу>кдения, последовательно соединенные генератор опорной частоты, счетчик импульсов и блок памяти, RS-триггер, первый и Второй элементы И л четвертую линию задержки, выхоц генератора импульсов подключен к R-Входу RS-триггера, выход усилителя-формирователя приемных сигналов подключен к 8-Входу RS-триггера и к входу четвертой линии задор>кки. выход коТОРОЙ ПОДКЛ ОЯЕН К ИНфОРМаЦИОННЫМ ВХОдам первого и третьего коммутаторов и к первым входам первого и второго элементов И, а вторые выходы второго и четвертого коммутаторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, он снабжен послеДОВательно соеДиненными датчиком случайных чисел, запом лнающим рогvcTpoM и мультиплексором, подкл10ченными к выходу первой линии задер>кки, последовательно соединенными пятым коммутатором, пятой линией задер>кки, шестым коммутатором, третьим элементом И, элементом ИЛИ и шестой линией задержки, выход которой подключен к входу сброса счетчика, и подключенными к выходу первой линии задержки последовательно соединенными седьмым коммутатором, седьмой линией задержки, Восьмым коммутатором и четвертым элементом И, выход которого подкл очен к Второму входу элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементоВ И подкл!очены cooTBBTOTl3eHHo к третьему и четвертому входам элемента

ИЛИ. Выход которого подключен к управля ощему входу блока памяти, выход четвертой ли нии задержки подкл ючен. к информационным входам пятого и седьмого коммутаторов, четыре выхода мультиплексора подключены к третьим входам соответственно первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выход RS-триггера подключен к упоавляющему входу запоминающего регистра, Выход генератора им10

3742638 иа пульсов подключен к четвертым входам всех комутаторов, выходы шестого и восьмого компараторов подключены соответственно к третьему и четвертому входам усилителя-формирователя импульсов возбуждения, выход пер7

- Z . y IKK3. вой линии задержки подключен к пятым входам первого. третьего, пятого и седьмого компараторов. а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к

5 третьему и четвертому входам элемента

ИЛИ.

1742618

Составитель И.Виноградова

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор И.Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2276 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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