Преобразователь линейных перемещений в код

Преобразователь линейных перемещений в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике линейных измерений, а именно к средствам преобразования перемещений в цифровой код. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Для этого в преобразователь линейных перемещений в код, содержащий корпус, демпфер, магнитную жидкость, постоянный кольцевой магнит, первый счетчик, усилитель, два генератора импульсов, введены управляемый генератор импульсов, амплитудный детектор, источник опорного напряжения, компаратор, два триггера, элемент И, элемент ИЛИ, второй счетчик, регистр, блок деления, ультразвуковой излучатель. Поставленная цель достигается за счет того, что применение магнитной жидкости в качестве звукопровода позволило увеличить интервал времени измерения линейных перемещений и дополнительно повысить точность за счет накопления времени нескольких временных интервалов при определяемом линейном перемещении и последующем усреднении накопленного интервала времени. 1 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (81)5 Н 03 M 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кольцевой постоянный магнит 5, ультразвуковой излучатель 6, управляемый генератор 7 импульсов, усилитель 8 с регулируемым коэффициентом усиления, амплитудный детектор 9, компаратор 10,источник 11 опорного напряжения, элемент ИЛИ 12, триггер 13, генератор 14 импульсов, счетчик !5 импульсов, триггер 16, регистр 17, счетчик 18 импульсов, элемент И 19, генератор 20 импульсов, блок 21 деления, Преобразователь линейных перемещений в код работает следующим образом.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР . (21) 4467213/24 24 (22) 29,07.88 (46) 30,09.90. Бюл. у. 36 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.А. Кузнецов и В.Н,Яшин (53) 681 . 325 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 855710, кл.Н 03 M 1/50, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М - 1115081, кл.Н 03 M 1/22, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕИЕ1ЦЕНИЙ В КОД (57) Изобретение относится к технике линейных измерений, а именно к средствам преобразования перемещений в цифровой код. Целью изобретения является повышение точности преобразователя, Для этого в преобразователь лиИзобретение относится к технике линейных измерений, а именно к средствам для преобразования перемещений в цифровой код.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя линейных перемещений в код, Преобразователь линейных перемещений в код содержит корпус 1, .выполненный из немагнитного материала, магнитную жидкость 2, содержащую ферромагнитные частицы 3, демпфер 4.,,.SU„, 1596459 А 1

2 нейных перемещений в код, содержащий корпус, демпфер, магнитную жидкость, постоянный кольцевой магнит, первый счетчик, усилитель, два генератора импульсов, введены управляемый генератор импульсов, амплитудный детектор, источник опорного напряжения, компаратор, два триггера, элемент И, элемент ИЛИ, второй счетчик, регистр, блок- деления, ультразвуковой излучатель. Поставленная цель достигается за счет того, что применение магнитной жидкости в качестве звукопровода позволило увеличить интервал времени измерения линейньм перемещений и дополнительно повысить точность за счет накопления времени нескольких временных интервалов при определяемом линейном перемещении и последующем усреднении накопленного интервала времени. 1 ил.

1596459

Генератор 14 импульсов генерирует периодическую последовательность прямоугольных импульсов с периодом повторения, определяемым соотношением

Т Х ааккс воа V где Х„, — максимальное измеряемое перемещение; 10

V - -скорость ультразвука в жидкости 2, С выхода генератора 14 периодическая последовательность прямоугольных импульсов поступает на вход управляе- 15 мого генератора 7 импульсов, который генерирует радиоимпульсы с периодом повторения, определяемым импульсами с генератора 14. Радиоимпульсы с выхода управляемого генератора 7 им- 20 пульсов поступают на вход ультразвукового излучателя 6, который преобразует радиоимпульсы в ультразвуковые импульсы. Ультразвуковое излучатель 6 совмещенного типа, т.е, он мо- 25 жет излучать ультразвуковые колебания и принимать их. Улвтразвуковые импульсы, распространяясь в магнитной жидкости 2, отражаются от слоя ферромагнитных частиц 3, концентрирующихся 30 под кольцевым магнитом 4, и воспринимаются ультразвуковым излучателем 6, Отражение ультразвуковых импульсов от ферромагнитных частиц 3 связано с тем, что в месте их сосредоточения изменяется акустическое сопротивление среды. Коэффициент отражения определяется соотношением

40 где р, V, — акустическое сопр отивл ение магнитной жидкости 2; — плотность магнитной жидJ! 45 кости 2;

V, — скорость, распространения ультразвука в магнитной жидкости 2; р Ч вЂ” акустическое сопротивление магнитной жидкости 2 50 совместно с ферромагнитными частицами 3; — плотность магнитной жидр2 кости 2 с Ферромагнитными частицами 3;

Ч1 — скорость распространения ультразвука в магнитной жидкости 2 с ферромагнитными частицами 3.

Поскольку постоянный кольцевой магнит 4 связан с объектом перемещения, то по мере перемещения магнита 4 по корпусу 1 перемещаются ферромагнитные частицы 3, тем самым перемещается в жидкости 2 слой с более высоким акустическим сопротивлением, от которого происходит отражение ультразвуковых волн. Часть энергии ультразвуковых колебаний, проходя через слой концентрации ферромагнитных частиц 3, достигает демпфера 4 и поглощается им.

В.результате отражения от слоя ферромагнитных частиц 3 ультразвуковые импульсы достигают ультразвукового излучателя 6, преобразуются им в импульсы тока и поступают на первый вход усилителя 8. Коэффициент усиления усилителя 8 возрастает по линейному закону изменяясь от 0 до К за интервал времени, равный периоду повторения T„, . Началу изменения коэффициента усиления соответствует приход импульса с генератора 14 на второй вход усилителя 8. Таким образом,в момент появления мощного зондирующего импульса на выходе генератора 7 коэффициент усиления усилителя 8 равен 0 и этот импульс не проходит через усилитель 8. К моменту прихода отраженного импульса коэффициент усиления усилителя 8 равен К и отраженный радиоимпульа проходит на вход амплитудного детектора 9. С выхода амплитудного детектора 9 продетектированный радиоимпульс поступает на первый вход компаратора 10. На второй вход компаратора 10 поступает напряжение с источника 11 опорного напряжения. Уровень этого напряжения выбирается больше максимального уровня напряжения от структурных шумов, возникающих при прохождении ультразвука через магнитную жидкость 2.

В моменты пересечения продетектированног0 импульса, поступающего на вход компаратора 10 уровня постоянного напряжения, присутствующего на втором входе компаратора 10,на его выходе формируется прямоугольный импульс, который поступает на первый . вход триггера 13 и устанавливает его по выходу в состояние "0, Установка триггера 13 по выходу в состояние

"1" осуществляется по второму входу импульсами с выхода генератора 14

Преобразователь линейных перемещений в код, содержащий корпус, выполненный из немагнитного материала, с одной стороны которого размещен демпфер, в корпусе расположена магнитная жидкость, кольцевой постоянный магнит, охватывающий корпус и установленный с возможностью перемещения вдоль него, первый счетчик импульсов, усилитель, первый и второй генераторы импульсов, отличающийся тем,что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены управляемый генератор импульсов, амплитудный детектор, источник опорного напряжения, компаратор, два триггера, элемент И, элемент ИЛИ,второй счетчик импульсов, регистр, блок деления, ультразвуковой излучатель, усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления, ультразвуковой излучатель расположен с другой стороны корпуса, выход управляемого генератора импульсов соединен с входом

5 159645 импульсов. Таким образом, пребываниеуровня напряжения в состоянии "1 на выходе триггера 13 соответствует вре- менному интервалу между зондирующим и отраженным импульсами. Далее этот временной интервал с помощью блоков

17-21 преобразуется в цифровой код.

Для получения средней оценки величины перемещения усредняется N таких временных интервалов за время измерения.

Время измерения определяется блоками

12, 15, 16. Это осуществляется следующим образом.

На установочные входы счетчика 15 заводится уставка в виде двоичного кода, величина которой определяет время измерения, На входы элемента ИЛИ 12 поступают импульсы с выхода генератора 14 и отраженные импульсы с выхода 20 компаратора 10. Таким образом, за временной интервал, равный периоду T„» на вычитающий вход счетчика 15 поступают два импульса, один с выхода генератора 14 и второй с выхода компа- 25 ратора 10« Первым импульсом с выхода элемента ИЛИ 12 устанавливается выход триггера 16 в состояние "1", тем самым фиксируется начало времени измерения. "1", появившаяся на выходе 3р триггера 16, поступает на второй вход элемента И 19, при наличии "1" на первом входе элемента И 19 импульсы опорной частоты с генератора 20 импульсов проходят через элемент И 19 на счетчик 18 импульсов. Импульсы с генератора 20 проходят на счетчик 18 до тех пор, пока с реверсивного счетчика 15 не будет считан двоичный код

N, записанный в счетчик 15 по его 40 установочным входам, после считывания последнего двоичного значения со счетчика 15 на его выходе появляется импульс отрицательной полярности (иэ

"1" в "0" и затем вновь в состояние

"i") . Этот импульс поступает на вход триггера 16 и обнуляет его по выходу.

Уровень "0" поступает на второй вход элемента И 19 и запрещает прохождение импульсов с генератора 20 импульса на 5р счетчик 18. На этом измерительный цикл заканчивается Импульс отрицательной полярности с выхода счетчика

15 поступает также на вход записи регистра 17 и переписывает в него значение, полученное в счетчике 18, Записанное в регистр 17 значение в двоичном эквиваленте и соответствующее зна.— чению

9 6

2КХ; (а

М 2 t

1«Ф V где t; — время, sa которое ультразвуковой импульс достигает зоны концентрации ферромагнитных частиц 3;

Х; — измеряемое перемещение;

n — число циклов измерения, поступает на информационные входы блока 21 деления. На установочные входы блока 21 поступает уставка в виде двоичного кода, значение которой равно величине уставки, устанавливаемой на ,установочных входах счетчика 15. Блок 21 осуществляет деление значения и

2 ; t., представленного в двоичном

1«Ч коде, на число N 2n (где и — число ! импульсов считывания, прошедших на вход "1" счетчика 15 за интервал измерения), также представленное в двоичном коде и устанавливаемое на установочных входах блока 21. Результат измерения определяется зависимостью

1 ь и

2 . t. 2t, j«i 1 1«Ч

t f (x) =. — —,— — = — —-2п и и представляется в двоичном эквиваленте на выходе блока 21.

Формула из обр ет ения

1596459

8ь//Од

Составитель А. Сидоренко

Редактор M. Циткина Техред И.Ходанич Корректор С. Шевкун.Заказ 2916 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ультразвукового излучателя и первым входом усилителя,,выход которого соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с первыми .входами элемента

ИЛИ и первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента

И, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с информационными входами. регистра, выходы которого соединены с первой группой входов блока деления, выходы которого являются выходами преобразователя, выход первого генератора импульсов соединен с входом управляемого генератора импульсов, вторыми входами усилителя, первого триггера и элемента ИЛИ,выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом компаратора, выход второго генератора импульсов соединен с вторым входом элемента И, выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом второго счетчика импульсов и первым входом второго триггера, выход которого соединен с третьим входом элемента И, выход второго счетчика импульсов соединен с входом записи регистра и вторым входом второго триггера, информационные входы второго счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второй группы входов блока деления и являются входами установки преобразователя,