Устройство для измерения линейной скорости движения

 

ОП ЙСА

ИЗОБРЕТЕйИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»>699429

"Ф

Щ ,/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (5 I ) M. Кл. (22) Заявлено 14.! 0.77 (21) 2535738/18 — 0 с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 01 P 3/54

Государственны ноынтет

СССР

Ilo делам нзсбратвннй и атхрытнй

Опубликовано 25.11 79 Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 25.11.79 (53 ) Уд K 531. 767 (088.8) f 72) Авторы изобретения

В. С. Клейменов, А, Б. Назаров и И. И. Помыкаев (7l ) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения скорости объекта, движущегося в магнитном поле Земли.

Известны устройства для измерения скорости, основанные на измерении ЭДС наводимой в проводнике при пересечении им магнитного поля Земли (1), (2). Эти устройства обладают низкой чувствительностью и подвержены сильному влиянию помех.

Известно также устройство для измерения . l0 линейной скорости движения (3), содержащее магнитную систему с обмоткой подмагничивания и блок съема сигнала.

Недостатком данного устройства является т5 низкая точность, обусловленная искажениями выходного аналогового сигнала при воздействии помех.

Целью изобретещтя является повышение точности измерения скорости.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введен формирователь частотного сигнала, вход которого связан с выходом блока съема сигнала, а выход соединен с обмоткой подмагничмвания ферромагнитного сердечника, причем формирователь частотного сигнала содержит триггер управления, ключ, источник опорного напряжения, генератор опорной частоты и последовательно соединенные через первый вход схемы сравнения элемент управления, генератор управляемой частоты, первый вход смесителя, фильтр нижних частот и усилитель возбуждения, при этом второй вход схемы сравнения соединен с источником опорного напряжения, а параллельно первому входу схемы сравнения подключен триггер управления, выход которого связан с первым входом ключа, второй вход ключа и второй вход смесителя соединены с выходом генератора опорной частоты, На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства.

Устройство содержит ферромагнитный сердечник 1 и блок 2 съема сигнала, состоящий иэ пластин конденсатора 3 и 4, укрепленных параллельно ферромагнитному сердечнику, измерительный проводник 5, пропущенный че. реэ отверстие в ферромагнитном сердечнике. з 69942 и усилитель 6 блока сьема сигнала, вход которого связан с одной пластиной конденсатора и первым концом измерительного проводника.

Второй конец измерительного проводника соединен со второи пластиной конденсатора. Выход усилителя блока съема сигнала связан с входом формирователя 7 частотного сигнала, выход которого соединен с обмоткой подмагничивания ферромагнитного сердечника. К вы ходу усилителя блока съема сигнала параллельно подключены один вход схемы сравнения

8 и вход триггера управления 9. Второй вход схемы сравнения связан с источником 10 опорного напряжения. Выход схемы сравнения через буферный усилитель 11 связан с элементом управ- 5 пения 12, например варикапом, который включен в состав генератора 13.управляемой частоты. Выход генератора управляемой частоты соединен с одним входом смесителя 14, второй вход которого связан с выходом генератора 15 опорной т0 частоты. Выход смесителя через фильтр 16 нижних частот и усилитель 17 возбуждения связан с обмоткой подмагничивания ферромагнитного сердечника 18. Два входа ключа 19 связаны, соответственно, с выходом триггера управления 25 и выходом генератора опорной частоты.

Устройство работает следующим образом.

При движении устройства с линеиной скоростью измерительный проводник пересекает силовые линии магнитного поля Земли, и на его концах 30 возникает ЗДС пропорциональная скорости движения и определяемая свойствами и габаритами ферромагнитного сердечника и индукцией магнитного поля Земли. При перемагничивании фео1юмагнитного сердечника с помощью обмотки 35 подмагничивания и блока формирователя частотного сигнала по измерительной цепи, включающей в себя измерительный проводник, пластины конденсатора, ферромагнитный сердечник и входное соп1ютивление усилителя блока съема 40 сигнала, протекает переменный ток, вызванный существующей в рассматриваемом режиме на концах измерительного проводника ЭДС, изменяющейся синхронно с изменением магнитной дифференциальной проницаемости сердечника 45 при его перемагничивании, и пропорциональный этой ЭДС, и частоте тока перемагничивания ферромагнитного сердечника. При этом период колебаний тока подмагничивания пропорционален линейной скорости движения, а частота сигнала на выходе усилителя блока съема сигнала является второй гармоникой по отношению к частоте тока подмагничивания, Сигнал 0х с выхода усилителя 6 сравнивается в схеме сравнения с напряжением U0. Сигнал рассогласовани» ьО через буферный усилитель преобразуется в постоянное иа1тряжение U .Напряжише U поступае на вход элемента управле9 4 ния, например варикапа, на выходе которого образуется изменение емкости ЬС. Элемент управления входит в состав генератора управляемой частоты (ГУЧ). Напряжение на выходе генератора имеет частоту f, пропорциональную величине разбаланса схемы сравнения.

Начальная частота генератора управляющей частоты выбирается достаточно. высокой, чтобы обеспечить большую крутизну преобразования напряжения в частоту. Для питания катушки возбуждения обычно используется переменный ток с частотой, не превышающей 20 — 50 кГц.

Выделение такой частоты с ГУЧ производится путем смешивания частоты с ГУЧ с частотой генератора опорной частоты. Смешение двух частот производится в смесителе 14, на выходе которого имеется сигнал f — f и сип ал f+f Обычно сумма частот значительно отличается от разности частот, поэтому выделение разности частот (f — т ) легко осуществить. Выделение разности частот производится путем подачи сигнала со смесителя, на вход фильтра 16 нижних частот. Вьщеленный сигнал: выхода фильтра через усилитель 17 возбуждения поступает на обмотку подмагничивания ферромагнитного сердечника 18.

Время, в течение которого ключ 18, связанный с выходом генератора управления 9, находится в открытом состояшя, совпадает с полупериодом тока подмагничивания..Число импульсов с генератора 15 опорной частоты, прошедших за время открытия ключа, будет характеризовать полупериод частоты тока подмагии- чивания. Сигнал на выходе ключа представляет собой пачку импульсов, причем число импульсов в этой пачке пропорционально линейной скорости движения. При изменении линейной скорости движения изменяются как число импульсов в пачке, так и длительность пауз между пачками импульсов.

Использование предложенного устройства позволит упростить схему и повысить точность измерения. Одновременно с этим сигналом на выходе устройства имеет частотную форму, что исключает необходимость применения специальных устройств для преобразования амплитуды тока, протекающего через измерительный ,проводник, в частоту генератора подмагничивания, следовательно, в конечном счете также приводит к повышению точности измерения, линейной скорости движения.

Формула изобретения

1, Устройство для измерения линейной скоpoem движения, содержащее ферромагнитный сердечник с размещенной на нем обмоткой

Составитель В. Киселев

Техред 0Анцрейко Корректор Н.Задерновская

Редактор Л, Бибер

Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7215/48

Филиал ППП "Патент", г. Ужтород ул. Проектная, 4

5 ,подмагничивания и блок съема сигнала, о тI л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен формирователь частотного сигнала, вход которого связан с выходом блока съема сигнала, а выход соединен с обмоткой подмагничивания.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что формирователь частотного сигнала содержит схему сравнения и триггер, соединенные с выходом блока сьема сигнала, источник опорного напряжения, подкчюченный ко второму входу схемы. сравнения, последовательно соединенные элемент управления, связанный с выходом схемы сравнения, гене-ратор управляемой частоты, смеситель, фильтр

699429 6 нихлих частот и усилитель возбуждения обмотки подмагничивания, генератор опорной частоты, подключенный ко второму входу смесителя, и ключ, один вход которого соединен с выходом триггера, а второй — с выходом генератора опорной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

io 1. Авторское свидетельство СССР Р30867, кл. G 01 Р 3/50, 1932.

2. Авторское свидетельство СССР No37496 кл. G Ol P 3/50, 1932.

3. Авторское свидетельство СССР N 477345, 15 кл. G 01 P 3/50, 1972 (прототип).