Преобразователь перемещения во временной интервал

 

Изобретение относится к радиотехническим средствам определения местоположения , а именно к звуколокационным системам с использованием отраженных акустических волн, и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения в аналоговую или цифровую форму. Целью изобре.ения является повышение точности, быстродействия и надежности преобразователя. Для этого в преобразователь , содержащий генератор 1 импульсов, блок 2 формирования импульсов окончания временного интервала и запуска, блок 3 преобразования, разомкнутый звукопровод 4 из магнитострикционного материала, введены элемент 9 управления частотой генератора 1, компаратор 5, счетчик 6 импульсов, элемент И 7 и фазовый дискриминатор 8. Генератор 1 импульсов выполнен в виде управляемого генератора импульсов, а разомкнутый звукопровод 4 установлен с возможностью перемещения относительно блока 3 преобразования. 3 ил. I сл с VI о ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 M 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2. ф

Фиг. 1

1 (21) 4843820/24 (22) 22.05,90 (46) 23.09;92. Бюл. hh 35 (71) Научно-производственное объединение по автоэлектронике и автотракторному электрооборудованию "Автоэлектроника" (72) С.А.Погожев (56) Авторское свидетельство СССР

М 385305, кл. Н 03 М 1/50, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ю 855710, кл. G 01 В 17/00, Н 03 М 1/50, 1979. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

BO BPEMEHHOA ИНТЕРВАЛ (57) Изобретение относится к радиотехническим средствам определения местоположения," а именно к звуколокационным системам с использованием отраженных Ы«1764162 А1 акустических волн, и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения в аналоговую или цифровую форму.

Целью изобре ения является повышение точности, быстродействия и надежности преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий генератор 1 импульсов, блок 2 формирования импульсов окончания временного интервала и запуска, блок 3 преобразования, разомкнутый звукопровод

4 из магнитострикционного материала, введены элемент 9 управления частотой генератора 1, компаратор 5, счетчик 6 импульсов, элемент И 7 и фазовый дискриминатор 8. Генератор 1 импульсов выполнен в виде управляемого генератора импульсов, а разомкнутый звукоправод 4 установлен с возможностью перемещения относительно блока 3 преобразования. 3 ил. .г

1764162

10

25

40

Изобретение относится к радиотехническим средствам определения местоположения, а именно к звуколокационнымсистемам с использованием отраженных акустических волн, и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения в аналоговую или цифровую форму.

Известен преобразователь перемещения во временной интервал (авт. св. СССР

М 385305, кл, G 08 С 9/04, 1971), содер>кащий управляемую акустическую линию за- дерхски, генератор импулbñов, блок возбуждения импульсов в линии задержки, блок считывания импульсов с линии задержки и измеритель временного интервала.

Акустическая линия задержки выполнена на базе разомкнутого звукопровада из магнитострикционного материала. Блок считывания имеет возможность перемещения вдаль, длины звукбпровода относительно блока возбуждения и связан с обьектом измерения, Помеховый сигнал в линии задержки, появляющийся в виде импульсов, атраженных от концов звукоправада, снижает точность и надежность работы преобразователя. Усложнение конструкции линии задержки применением демпферов на концах звукопровода не дает необходимого подавления отраженных импульсов, и погреш ность не устраняется, Ближайшим к изобретению rio технической сущности и достигаемому результату является преобразователь перемещения во временной интервал (авт. св. СССР N

855710, кл, G 08 С 9/00, 1979 r.), содержащий генератор импульсов в виде формирователя начала преобразования, блок преобразования в виде элемента, преобразующего электрический импульс в ультразвуковой, и элемента, преобразующего ультразвуковой импульс в электрический, разомкнутый звукопровод из магнитострикционного материала, измеритель временного интервала, вычислительный блок, формирователь разнополярных импульсов, блок разделения в виде счетчика, усилителя записи, элемента ИЛИ, элемента И, Для снижения воздействия отраженных . сигналов и повышения точности в преобразователе на элемент, преобразующий электрический импульс в ультразвуковой, подается серия разнополярных импульсов в последовательности, зависящей от величины выходного сигнала измерителя временного интервала. Испол.. зование чередования полярности импульсов позволяет осуществить взаимную компенсацию памеховых импульсов, отраженных от концов звукоправада.

Однако преобразователь имеет ограниченную точность, малые помехозащищенность и надежность в работе, связанные с малой амплитудой импульсов на выходе линии задержки; ограничения по быстродействию из-за медленного затухания помеховых отраженнь1х импульсов в линии задержки и необходимости формирования целой серии разнополярных компенсационных импульсов для их подавления в каждом цикле преобразования.

Цель изобретения — повышение точности, быстродействия и надежности преобра"-ователя.

Для этого в преобразователь, содер>кащий генератор импульсов, выход которого является первым выходом преобразователя и соединен с входом блока формирования импульсов окончания временного интервала и запуска, первый выход которого через блок преобразования связан с разомкнутым звукопроводом из магнитострикционного материала, а второй выход является вторым выходом преобразователя, введены элемент управления частотой генератора, компаратор. счетчик импульсов, элемент И и фазовый дискриминатор, генератор импульсов выполнен в виде управляемого генератора импульсов, разомкнутый звукопровод установлен с возможностью перемещенйя относительно блока преобразования, вход компаратора подключен к первому выходу блока формирования импульсов окончания временного интервала и запуска, выход компаратора соединен с первым входом элемента И и счетным входом счетчика им пульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с входом элемента управления частотой генератора, выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с установочным входом счетчика импульсов и вторым входол фазового дискриминатора.

На фиг.1дана схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — принципиальная схема блока формирования импульсов окончания временного интервала и запуска; на фиг.3 — диаграмл1а, поясняющая принцип работы преобразователя, Приняты следующие обозначения (фиг.1): 1 — генератор импульсов; 2 — блок формирования импульсов окончания временного интервала и запуска; 3 — блок преобразования;4 -разомкнутый звукопровод;

1764162

5 — к мпаратор; б — счетчик импульсов: 7 — блока 3 преобразования, преобразук>тся поэлемент И; 8 — фазовый дискриминатор, 9 — средством магнитной головки в периодичеэлемент управления частотой генератора 1; . скую последовательность электрических

10 — первый выход блока 2; 11 — второй импульсов считывания, которые поступают. выход блока 2; 12 — первый вход элемента 5 ца выход 10 блока 2. Поскольку амплитуда

И; 13 — второй вход элемента И; 14 — первый... импульсов считывания мала, то на вход Gnoвходфазовогодискриминатора;15-второй ка 2 они не пропускаются цепочкой VD1, вход фазового дискриминатора; 1.6- пер- ЧР2(фиг.2), Вблоке2импульсысчитывания вый выход преобразователя; 1.7 — второй через сопротивление Я1 (фиг.2) поступают выход преобразователя.. 10 на первый вход компаратора DD1, КомпараГенератор 1 связан через блок 2 с бло- тор DD1 (фиг.2) формирует из импульсов комЗ, который посредством магнитного по- считывания прямоугольные импульсы, перля взаимодействует со звукопроводом 4. вый из которых поступает через выход 11

Звукопровод выполнен, например, из маг- блока 2 на второй выход17преобразоватенитострикционногоферрит иустановленс 15 ля(фиг.1).Задержка тмеждуимпульсами на возможностью перемещения вдоль его дли- первом выходе 16 и втором выходе 17 прены! относительно блока 3. Блок 3 выполнен, образователя (фиг.1) связана с перемещенинапример, на базе магнитной головки с по- ем следующим образом: стоянным магнитом NS. Зазор головки рас- = 211/ч, положен вблизи звукопровода на 20 где v — скорость звука в звукопроводе 4; расстоянии l«i lz от концов звукопровода, tt — расстояние от рабочего зазора голоСчетчик 6 имеет кратность пересчета ЗК+4, вки блока 3 до ближайшего конца звукопропри К = О, 1, 2, ..., п, где и — целое число. вода 4.

Установочный вход R счетчика 6 подключен Каждый импульс генератора 1 поступак выходу генератора 1, а счетный вход С 25 ет на установочный вход R и обнуляет счетсчетчика 6 подключен к выходу компаратора: чик 6. Компаратор 5 (фиг.1) формирует

5. прямоугольные импульсы, которые подаютПреобразователь, работает следующим ся па счетный вход С счетчика 6. Поскольку образом, Генератор 1 находится в автоколе- счетчик 6 имеет кратность пересчета ЗК+4, бательном режиме. С генератора 1 HB вход 30 ToíàâûõoäåýëåìåíòàÈ7ïðoõoäÿòèìïóëüблока 2 поступают короткие по длительно- сы считывания; соответствующие временсти прямоугольные электрические импуль- ной задержке r, = 2 (К+ 1) l/v. сы возбуждения. Каждый из них проходит Импульсы с выхода элемейта И7постучерез диоды ЧР1 и VD2 на первый выход 10 пают на фазовый дискриминатор B. Фазоблока 2 и на первый выход 16 преобразова- 35 вый дискриминатор 8 и элемент 9 теля. На втором выходе 11 блока 2 импульсы управления частотой генератора 1 образуют отсутствуют, посколькукомпаратор РР1за- цепь фазовой автоподстройки автогенеракрыт этим же импульсом, поступающим на тора 1, осуществляя по поступающим с выего стробирующий вход 2 (фиг.2). Цепь хода элемента И 7 импульсам подстройку й1УОЗЧР4 ограничивает амплитуду им- 40 периода повторения автогенератора Т в сопульса возбуждения на входе компаратора ответствии с соотношением Т = 2(K+1)l/ ч.

РР1(фиг.2)для предотвращения выхода его При этом амплитуда электрических импульиз строя. 8 блоке 3 преобразования посту- сов считывания на выходе блока 3 резко пивший с выхода 10 блока 2 импульс воз- возрастает, поскольку в звукопроводе пробуждения посредством магнитной головки 45 исходит когерентное накопление импульсов преобразуется. вблизи ее рабочего зазора в считывания, Для пояснения на фиг,3 привеимпульсное магнитное поле, пронизываю- дена диаграмма формирования электричещее электрод 4. Такое воздействие за счет ских импульсов считывания после эффекта магнитострикции вызывает им- поступления от автогенератора двух первых пульс деформации в звукопроводе 4. Им- 0 импульсов возбу>кдения, На фиг.3 приняты пульс деформации начинает распростра- следующие обозначения: 1 и 1 — первый няться по звукопроводу к его концам, отра- . и второй импульсы возбуждения, поступаюжается от них и распространяется в обрат- щие с автогенератора 1 (фиг,1) 2 3, 4 5 ную. сторону по звукопроводу 4. Вместе с . 6, 7 .„— периодическая последовательимпульсом деформации, за счет магнито- 55 ность импульсов считывания, возникшая в стрикционного эффекта, вблизи звукопро- . результате многократного отражения от вода распространяется импульс магнитного концов звукопровода 4 (фиг.1) импульса деполя. Отраженные от концов звукопровода формации, образованного только пеовым импульсы, проходя по длине звукопровода, импульсом возбуждения 1: 2, 3, 4 вблизи рабочего зазора магнитной головки

1764162

Соответственно повышается помехоэащи- 40 рым входом элемента И, выход которого сощенность, точность и надежность работы .. единен .с первым входом фазового преобразователя, Использование в преоб- дискриминатора, выход которого соединен с входом элемента управления частотой генератора, выход которого соеди11ен с вхоразователе отраженных импульсов, путем йх когерентного накопления в звукойроводе, позволяет также упростить констркуцию 45 преобразователя, из которой исключены. измеритель временного интервала, вычислительный блок, формирователь разноподом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с установочным входом счетчика импульсов и с вторым входом фазового дискриминатора.

"периодическая последовательность им- лярных импульсов, демпферь1 на концах

"пульсов счйтывания, возникшая в результа- звукопровода, раздельные элементы возте многократного отражения от концов буждения и считывания импульсов с линии заукопровода 4 импульса деформации, об- задержки в блоке преобразования. Повыша: разованного только вторым импульсом воз- 5 ется быстродействие преобразователя. буждения 1; 2,- 3, 4 .... — Цикл преобразования осуществляется (за

11. 1И 111 111 периодическая последовательность им- время 2l/v) от каждого импульса возбужде:пульсов считывания, образованная в ре- ния генератора в отличие от прототипа, где .зультате накопленйя "импульсов в для одного цикла:преобразования требуетзвукопроводе 4 после подачи с автогенера- 10 ся целая серия разнополярных импульсов тора двух первых импульсов возбу>кдения, возбу>кдения.

О - напряжение на выходе 10 блока 2 (фиг.1); Ф о р м.у л а и з о б р е т е н и я .А - амплитуда импульсов считывания 2 и .. Преобразователь перемещения во вре 1 .2; А> — амплитуда импульса считывания 5; менной интервал, содержащий генератор

1, т 2 - временные интервалы между импуль- 15 импульсов, выход которого является персами возбуждения и считывайия " вым выходом преобразователя и соединен с т = 2 ls/v; тих=2 lz/v, .: ": " : первым входом блока формирования имКак показано на фиг;3, амплитуда им- пульсов окончания временного интервала и пульсов считывания убывает медленно, запуска, первый выход которого через блок поскольку звукопровод выполнен из магни- 20 преобразования связан с разомкнутым зву тострикциойного материала с малым коэф- копроводом из магнитострикционного ма .фициентом затухания (например, феррита) териала, а второй выход является вторым-. и концы звукопровода имеютединичный ко- выходом преобразователя, о т л и ч à tpэ ициент отражения. Импульсы 4, 4; шийся тем, что, с целью повышения

4 1 Образуются в результате прохода им- 25 точности, быстродействия и надежности пульсами деформации расстояния, кратно- . преобразователя, в него введены элемент

: го удвоенной "длине звукопровода. Из " Управления частотой генератора, компара- диаграммы видно, что после подачи второго тор, счетчик импульсов, элемент И и фазо.импульса возбуждения 1"" в момент прйхо- вый дискриминатор, генератор импульсов да.импульса 4 (Т = го) амплитуда импульса ЗО выполнен в виде Управляемого генератора

: считывания 2 возрастает в (1+А2/А1) раз импульсов, а разомкнутый звукопровод ус111 .. rio сравнению с амплитудой импульса 2 . тановлен с возможностью перемещения от. Последующие импульсы возбу>кдения, по- . носительно блока преобразования, вход ступающие от автогенератора С йериодом компаратора подключен к первому выходу повторения Т; приводят к дальнейшему ро- >5 блока фор14йрования импульсов окончания сту амплитуды импульсов счйтывайия. 3кс- временного интервала и запуска, а выход периментально реализовано увеличение компаратора соединен с первым входом амплитуды импульсов считывания более элемента И и со счетным входом счетчика чем на порядок по сравнению с прототипом. импульсов, выход которого соединен r, вто1764162

Фвт .2

dz о

dr+ dr

Редактор Г,Бельская

Заказ 3463 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

А

d( оэ

Составитель СЛошожев

Техред М.Моргентал Корректор О.Густи