Способ определения координаты тела

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ

««673856 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.01.77 (21) 2444990/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М,К .

601 F 23/12

Гввударатввнный квинтет сссР

h0 делам нэвбрвтвннй н вткрытнй (53) УДК 681.128. .3 (088.8) Опубликовано 15.07.79. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 25.07.79 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Удалов и Ф. 3. Розенфельд (7I ) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТЫ ТЕЛА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения небольших длин прямолинейного пути, пройденного телом. Данный способ измерения может найти широкое применение в технике контроля уровней жидкости в резервуарах с затрудненным доступом в их внутреннюю полость.

Известен способ определения положения тела с укрепленным на нем магнитом, основанный на применении магнитного электрического преобразователя, перемещаемого с помощью следящей системы (1).

Недостатком данного способа является невысокая точность измерения, обусловлен ная тем, что при большом рассогласовании между магнитом тела и преобразователем требуется длительный поиск.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения координаты тела, заключающийся в том, что при движении тела и укрепленного с ним магнита вдоль магнитной проволоки в последней возникают скачки Баркгаузена, которые фиксируются счетчиком: от 2570 до 2573 скачка на каждый сантиметр длины проволоки независимо от направления движения тела. По числу зарегистрированных скачков судят о расстоянии, пройденном телом (2) .

Данный способ имеет существенные не5 достатки. Им нельзя измерять непосредственно в любой момент времени положение покоящегося тела. С помощью этого способа можно измерять только изменение положения тела (изменение координаты его). При

io изменении направления движения тела возникает большая погрешность измерения.

Целью изобретения является повышение точности.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу полем магнита, связанного

)s с телом, создают в проволоке зародыш перемагничивания, возбуждают одиночный скачок Баркгаузена, состоящий в непрерывном перемещении междоменной границы от края зародыша до фиксированной точки отсчета на проволоке, измеряют время перемещения и по времени определяют координату тела.

На фиг. 1 показано взаимодействие магнита с проволокой; на фиг. 2 — схема установки, реализующей данный способ;

673856

10

1s

S0

55 на фиг. 3 — график напряженности магнитного поля.

Суть способа состоит в том, что в туго натянутой намагниченной проволоке 1 длиною в 1 — 2 м создается зародыш перемагничивания на небольшом участке, а затем, перемагничивая проволоку 1, получают большой скачок Бармгаузена, состоящий в непрерывном движении в проволоке одной междоменной границы. Зародыш можно создать, например, полем небольшого магнита 2, напряженность которого направлена против напряженности - Н, намагничивающей всю проволоку 1 (см. фиг. 1). При изменении напряженности - Н до какого-то значения + H» в области зародыша возникает поле старта Нв —— Ь + Н», при котором междоменная граница, например, Ь» » (см. фиг. 1) начнет свое движение от края зародыша в конец проволоки. Так реализуется одиночный скачок Баркгаузена.

Способ измерения координаты Х тела с помогцью одиночного скачка Баркгаузена можно осуществить, например, на основе принципиальной схемы установки, представленной на фиг. 2. Телом является магнит (й — S ) . Задача состоит в определении координаты магнита (й — S ) относительно небольшой индукционной катушки(L» соленоид, провод которого намотан на пермаллоевую проволоку 1 по всей ее длине, 3 — пружина, натягивающая проволоку с силой 9+ !О Н. Магнит 2 можно перемешать по направляющей 4, расположенной вблизи и параллельно проволоке 1. Форма магнита (й — S ) — небольшой цилиндр, длина которого много меньше длины проволоки. Цилиндр намагничен вдоль оси. Магнитные полюсы 1»1 и S расположены в области оснований цилиндра. Конфигурация магнита относительно проволоки состоит в параллельности образующей цилиндра проволоке. Это обеспечивает направляюшая 4. Проволока намагничивается одинаково по всей длине полем соленоида L». Поле магнита 2(N — S) намагничивает небольшой участок проволоки, вблизи которого он расположен (силовые линии замыкаются через этот участок). Если поле, создаваемое магнитом на участке проволоки, направлено против поля(,», то в проволоке 1 вблизи магнита 2 возникает зародыш перемагнйчивания.

На фиг. 1 представлена схема зародыша перемагничивания.

Н вЂ” напряженность поля в 1,, b напряженность поля магнита в области участка проволоки Ьч, Ьч» и h» — области междоменных границ, Ь > — область зародыша.

При изменении - Н до некоторого значения + H», обеспечивающего в сумме с h поле старта Н5 = Ь»+ Н» возникает явление движения междоменных границ (большой скачок Баркгаузена). Ь » смещается в сторону (судя по фиг. 1, вправд), Ь а в противоположную сторону. Как только граница Ь>» достигнет съемной катушкиЬ, в ней возникнет ЭДС индукции. Если зафиксировать момент времени появления BLg электрического сигнала Е, который обозначим tg, и момент времени начала движения границы1 р, то можно определить время движения границы на участке Х:4 =tz — t»».

Находим Х:

Х=Ч»-, где Ч вЂ” скорость движения границы. Из многих опытов известно, что V различна на различных участках проволоки, V =V(X).

В связи с этим для данной проволоки, являющейся основным измерительным элементом координаты Х, необходимо осуществить гр аду ировку, состоящую в изучении зависимости X(t). Зная график X(t), можно определить по нему любое значение Х, измерив для него t . .Измерение величины t можно осуществить с помошью блок-схемы, представленной на фиг. 2, где 5 — низкочастотный генератор разнополярных прямоугольных импульсов, 6 — усилитель, 7 частотомер, 8 — блок питания. Частота генератора 5 берется такой, чтобы длительность каждого генерируемого импульса (1/2) Т была больше, чем максимальное время движения междоменной границы.

Примем направление h за положительное.

Тогда при отрицательном импульсе генератора в соленоидеL» получим поле с напряженностью -Н, направленное против h. При переключении отрицательного импульса на положительный произойдет изменение скачком -Н на + Н, и при каком-то Н» получим поле старта Н0, обеспечивающее начало движения границы 4 » в момент времени1ф (см. фиг. 3) . В этот же момент времени

t»» =tq с помощью фронта (1 — 2) положительного импульса происходит запуск счета импульсов на частотомере, который генерирует свои импульсы и показывает их число

»я на световом табло. Выключение счета импульсов частотомера осушествляется в момент времениtg. За времяt =1 — to получим

m=nt, где Л вЂ” число импульсов, генерируемых частотомером в единицу времени (величина, известная для данного частотомера);

m — число импульсов, полученных на частотомере за интервал времени1.

Щ

Устанавливая различие положения магнита относительно края катушки(.р. и измеряя для них Х»» t, можно получить градуировочный график X(t). Для измерения положения какого-либо тела, смещающегося прямолинейно, необходимо его жестко связать с магнитом (М вЂ” $), а проволоку рас673856

1

1 и л к, аз лУу

-Н л г

1аис. т рие. г

Риа. Ю

Составитель В. Аксенов

Техред О. Луговая Корректор Ю. Макаренко

Тираж 805 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Бибер

Заказ 4058/36 положить параллельно пути этого тела, сохраняя при движении тела указанную выше взаимную конфигурацию магнита (14 — Б ) и проволоки. Каждое измеренное значение

Х в этом случае определяет положение тела относительно заданной точки.

Для измерения уровня жидкости с помощью представленного способа, необходимо магнит (М вЂ” S) жестко связать с поплавком, а проволоку в соленоиде 1. 1 расположить вертикально в данной жидкости так, чтобы поплавок при смещении своем вверх или вниз вместе с уровнем жидкости перемещал бы магнит, сохраняя его неизменную конфигурацию относительно проволоки. Тогда положение магнита будет определяться положением поплавка, а измеренное значение координаты Х магнита будет однозначно соответствовать данному уровню жидкости.

6 формула изобретения

Способ определения координаты тела, основанный на возбуждении скачков Баркгаузена в проволоке, вдоль которой перемещается тело, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, полем магнита связанного с телом, создают в проволоке зародыш перемагничивания, возбуждают одиночный скачок Баркгаузена, состоящий в непрерывном перемещении междоменной границы от края зародыша до фиксирован10 ной точки отсчета на проволоке, измеряют время перемещения и по времени определяют координату тела.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 283620, кл. G 01 F 23/12, 1969.

2. Авторское свидетельство № 290178, кл. G 01 F 23/26, 1969.