RU1811265C - Ultrasonic inclination meter - Google Patents

Ultrasonic inclination meter

Info

Publication number
RU1811265C
RU1811265C SU4946544A RU1811265C RU 1811265 C RU1811265 C RU 1811265C SU 4946544 A SU4946544 A SU 4946544A RU 1811265 C RU1811265 C RU 1811265C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
coding
sound
polarizer
hinge
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.Б. Демин
Original Assignee
Демин Станислав Борисович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Демин Станислав Борисович filed Critical Демин Станислав Борисович
Priority to SU4946544 priority Critical patent/RU1811265C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1811265C publication Critical patent/RU1811265C/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: inclination meter has annular magneto-striction sonic line 1, leash 2, polarizer 3, hinge 4, acoustic absorber 5, reflector 6, reading-out element 7, pulse oscillator 8, record amplifier 9, read-out former-amplifier 10, coding and computing unit 11, control bus 12, n data buses 13, sign of slope n buses 14. Reflector and reading-out element are disposed at both sides of the acoustic absorber. Units mentioned above are mounted onto the sonic line, as well as absorber. Hinge is disposed at the center of axis of sonic line and is connected by means of the leash with the polarizer, which is located onto the sonic line for movement along it. EFFECT: improved precision; improved efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и контроля углового отклонения объекта. The invention relates to measuring equipment and is intended to measure and control the angular deviation of the object.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователя за счет увеличения базы прохождения упругой волной С-образного акустического тракта. The aim of the invention is to increase the resolution of the transducer by increasing the base of passage of the elastic wave of the C-shaped acoustic path.

На фиг. 1 приведена структурная схема ультразвукового наклономера; на фиг. вариант выполнения его блока кодирования и вычислений; на фиг.3 основные временные диаграммы, поясняющие работу ультразвукового наклономера. In FIG. 1 shows a structural diagram of an ultrasonic tiltmeter; in FIG. an embodiment of its coding and computing unit; figure 3 of the main timing diagrams explaining the operation of the ultrasonic tiltmeter.

Ультразвуковой наклономер (фиг.1) содержит С-образный звукопровод 1 из магнитострикционного материала с радиусом закругления R, поводок 2, поляризатор 3, шарнир 4, акустический поглотитель 5, отражающую нагрузку 6, сосредоточенный элемент 7 считывания, генератор 8 импульсов, усилитель 9 записи, усилитель-формирователь 10 считывания, блок 11 кодирования и вычислений, шину 12 управления, n-шины 13 данных и m-шины 14 знака наклона. Магнитострикционный звукопровод 1 заключен в акустический поглотитель 5. С одной стороны от него на звукопроводе 1 неподвижно закреплен сосредоточенный элемент 7 считывания, подключенный через усилитель-формирователь 10 считывания и сигнальному входу блока 11 кодирования и вычислений, а с другой стороны отражающая нагрузка 6. На рабочей части звукопровода 1 закреплен поляризатор 3, выполненный с возможностью перемещения, кинематически подключенный через поводок 2 и шарнир 4 к осевому центру звукопровода 1. Выход усилителя 9 записи гальванически подключен к звукопроводу 1 через акустический поглотитель 5. Его вход соединен с опорным входом блока 11 кодирования и вычислений, а также с выходом генератора 8 импульсов, вход которого подключен к шине 12 управления. Первая и втоpая группы выходов блока 11 кодирования и вычислений подключены к шинам 13 данных и шинам 14 знака наклона соответственно. The ultrasonic tiltmeter (Fig. 1) contains a C-shaped sound guide 1 made of magnetostrictive material with a radius of curvature R, lead 2, polarizer 3, hinge 4, acoustic absorber 5, reflecting load 6, concentrated reading element 7, pulse generator 8, recording amplifier 9 , a reading amplifier 10, an encoding and computing unit 11, a control bus 12, a data n-bus 13 and a slope m-bus 14. The magnetostrictive sound pipe 1 is enclosed in an acoustic absorber 5. On one side of it on the sound pipe 1 a concentrated reading element 7 is fixedly connected, connected through a reading amplifier 10 and to the signal input of the coding and computing unit 11, and on the other hand, a reflective load 6. On the working of the part of the sound pipe 1, a polarizer 3 is mounted, made with the possibility of movement, kinematically connected through a lead 2 and a hinge 4 to the axial center of the sound pipe 1. The output of the amplifier 9 records galvanic the ski is connected to the sound duct 1 through an acoustic absorber 5. Its input is connected to the reference input of the coding and computing unit 11, as well as to the output of the pulse generator 8, the input of which is connected to the control bus 12. The first and second groups of outputs of the coding and computing unit 11 are connected to data buses 13 and slope sign buses 14, respectively.

Ультразвуковой наклономер работает следующим образом. Ultrasonic tiltmeter works as follows.

Первоначально преобразователь (фиг.1) находится в заблокированном состоянии. По сигналу "Разрешение" (фиг.3а), подаваемому по шине 12 управления, он переводится в режим работы. Запускается генератор 8 импульсов, вырабатывающий прямоугольные видеоимпульсы с частотой опроса первичного преобразователя fоп 1/Топ (фиг.3,б), которые проходят на опорный вход блока 11 кодирования и вычислений и вход усилителя 9 записи. Производится обнуление счетчиков 20-22 блока 11 кодирования и вычислений и возбуждение усилителя 9 записи. На его выходе формируется токовый сигнал записи, который проходит в среду магнитострикционного звукопровода 1 и возбуждает под поляризатором 3 упругую волну кручения вследствие магнитомеханического преобразования (эф. Видемана). Эта волна в следующий момент времени распространяется в обе стороны по С-образному звукопроводу 1.Initially, the converter (FIG. 1) is in a locked state. On the signal "Resolution" (figa), supplied via the control bus 12, it is transferred to the operating mode. A pulse generator 8 is started, generating rectangular video pulses with a polling frequency of the primary converter f op 1 / T op (Fig. 3, b), which pass to the reference input of the coding and computing unit 11 and the input of the recording amplifier 9. The counters 20-22 of the coding and computing unit 11 are zeroed and the recording amplifier 9 is excited. A recording current signal is generated at its output, which passes into the magnetostrictive sound duct 1 medium and excites an elastic torsion wave under the polarizer 3 due to the magnetomechanical transformation (eff. Wiedemann). This wave at the next instant of time propagates in both directions along the C-shaped sound duct 1.

Так, распространяясь в сторону сосредоточенного элемента 7 считывания, упругая волна достигает его через искомое время
T1=

Figure 00000002

(1) где l1 расстояние от сосредоточенного элемента 7 считывания до поляризатора 3 по огибающей звукопровода 1 и считывается вследствие магнитоупругого преобразования (эф. Виллари). Поступая на вход усилителя-формирователя 10 считывания, аналоговый сигнал (фиг.3.в) усиливается, преобразуется в прямоугольный видеоимпульс (фиг.3.г) и проходит на сигнальный вход блока 11 кодирования и вычислений, переключая его Т-триггер 15 (фиг.2, фиг.3.е,ж). По фронту его сигнала переключается второй Т-триггер 16 (фиг.3.д), что вызывает запуск измерительного генератора 17 (фиг.3.з,и,к). Его счетные сигналы, следующие с частотой дискретизации временного интервала перемещения fо 1/То, проходят на входы логических элементов 18, 19 И и подсчитываются первым счетчиком 20 (фиг.3,з). Импульсы генератора 17 одновременно проходят через открытый второй логический элемент 19 И на счетный вход третьего счетчика 22 (фиг.3.и) и накапливаются, формируя код перемещения
N1= T1fo=
Figure 00000003
· fo
(2)
Другая упругая волна распространяется по звукопроводу 1 в сторону отражающей нагрузки 6, достигает ее, испытывает отражение без изменения фазы и профиля волны и распространяется в сторону сосредоточенного элемента 7 считывания, который достигает через искомое время
T2=
Figure 00000004

(3) где l2 расстояние от поляризатора 3 до отражающей нагрузки 6 по огибающей звукопровода 1.So, propagating in the direction of the concentrated reading element 7, the elastic wave reaches it after the desired time
T 1 =
Figure 00000002

(1) where l 1 is the distance from the concentrated reading element 7 to the polarizer 3 along the envelope of the sound pipe 1 and is read as a result of magnetoelastic transformation (eff. Villari). Coming to the input of the reading amplifier-shaper 10, the analog signal (Fig. .2, Fig. 3e, g). On the front of its signal, a second T-trigger 16 is switched (Fig.3.d), which causes the start of the measuring generator 17 (Fig.3.z, and, k). Its counting signals, following with the sampling frequency of the time interval of the movement f about 1 / T about , pass to the inputs of the logic elements 18, 19 And and are counted by the first counter 20 (Fig.3, h). The pulses of the generator 17 simultaneously pass through the open second logic element 19 And to the counting input of the third counter 22 (Fig.3.i) and accumulate, forming a displacement code
N 1 = T 1 f o =
Figure 00000003
F o
(2)
Another elastic wave propagates through the sound pipe 1 towards the reflective load 6, reaches it, experiences reflection without changing the phase and profile of the wave, and propagates towards the concentrated reading element 7, which reaches after the desired time
T 2 =
Figure 00000004

(3) where l 2 is the distance from the polarizer 3 to the reflective load 6 along the envelope of the sound duct 1.

В результате на выводах сосредоточенного элемента 7 считывания формируется аналоговый сигнал считывания, преобразуемый в прямоугольный видеоимпульс усилителем-формирователем 10 считывания (фиг.3,г). Производится переключение Т-триггеров 15, 16, что ведет к останову измерительного генератора 17, блокированию логических элементов 18, 19 И и запуску одновибратора 23 (фиг.3.л), по сигналу которого устанавливаются в исходное состояние Т-триггеры 15, 16 (фиг.3,д,е,ж.). На выводах второго счетчика 21 формируется код перемещения
N2= T2 fo=

Figure 00000005
· fo
(4)
а на выводах первого счетчика 20 код полного цикла преобразования перемещений, равный
N3= T fo= (T1+T2) fo= 2
Figure 00000006
· fo
определяющий угловое отклонение αобъекта от положения вертикали в относительных значениях.As a result, at the terminals of the concentrated reading element 7, an analog reading signal is generated, which is converted into a rectangular video pulse by the reading amplifier 10 (Fig. 3d). The T-flip-flops 15, 16 are switched, which leads to the stop of the measuring generator 17, the blocking of the logic elements 18, 19 And and the start of the one-shot 23 (Fig.3.l), by the signal of which the T-flip-flops 15, 16 are initialized ( Fig.3, d, e, g.). At the terminals of the second counter 21, a movement code is generated
N 2 = T 2 f o =
Figure 00000005
F o
(4)
and on the outputs of the first counter 20, the code of the complete cycle of the transformation of movements equal to
N 3 = T f o = (T 1 + T 2 ) f o = 2
Figure 00000006
F o
determining the angular deviation of the α object from the vertical position in relative values.

С выхода второго и третьего счетчиков 21, 22 коды (2), (4) поступают на входы второго вычитателя 25, где производится вычисление относительного значения кода углового отклонения объекта, равный удвоенной величине чувствительности перемещения
N4= N3-N5= 2

Figure 00000007
· fo
(7)
По относительным значениям кодов (6), (7) отклонения объекта от вертикали α= ll1--l2l/0,01745 R в третьем вычитателе 27 производится вычисление результирующего кода удвоенной разрешающей способности по перемещению, равный
Nx=
Figure 00000008
N4-N
Figure 00000009
2
Figure 00000010
· fo
(8)
Знак кода (8) отклонения объекта вычисляет цифровой компаратор 28 и представляет его в виде m=3-разрядного кода
N= N3-N5=
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015

(9)
На выходе логического элемента 29 ИЛИ формируется сигнал (0/1), которым переключаются входы цифрового коммутатора 26, определяя однозначное прохождение кодов (6), (7) на входы третьего вычитателя 27 (8). С выходов блока 11 кодирования и вычислений код Nх проходит на n-шины 13 данных с формированием сигнала "Угол наклона". Код Nзн знака наклона с других выходов блока 11 проходит на m-шины 14 знака наклона, формируя сигнал "Знак наклона". На этом цикл преобразования завершается и преобразователь переходит в режим ожидания очередного цикла, который выполняется по сигналу генератора 8 импульсов.From the output of the second and third counters 21, 22, codes (2), (4) go to the inputs of the second subtractor 25, where the relative value of the code of the angular deviation of the object is calculated, which is equal to twice the sensitivity of movement
N 4 = N 3 -N 5 = 2
Figure 00000007
F o
(7)
Using the relative values of codes (6), (7), the deviation of the object from the vertical α = ll 1 --l 2 l / 0,01745 R in the third subtractor 27, the resulting code of the doubled resolving capacity for moving is calculated, which is equal to
N x =
Figure 00000008
N 4 -N
Figure 00000009
2
Figure 00000010
F o
(8)
The sign of the code (8) of the deviation of the object is calculated by the digital comparator 28 and presents it in the form of m = 3-bit code
N 3n = N 3 -N 5 =
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015

(nine)
At the output of the OR gate 29, a signal is generated (0/1), which switches the inputs of the digital switch 26, determining the unique passage of codes (6), (7) to the inputs of the third subtractor 27 (8). From the outputs of the coding and computation unit 11, the N x code passes to the n-data buses 13 with the formation of the signal “Tilt Angle”. Code N receptacle tilt plate with the other outputs unit 11 passes on m-bus tilt plate 14, forming the signal "Sign of inclination." This completes the conversion cycle and the converter goes into standby mode of the next cycle, which is performed by the signal of the 8 pulse generator.

Таким образом, выполнение звукопровода первичного преобразователя С-образным с отражающей нагрузкой повышает в два раза его разрешающую способность при заданной частоте дискретизации временного интервала перемещения (8) по сравнению с прототипом. Кроме того, выполнение звукопровода металлическим позволяет одновременно повысить надежность, технологичность ультразвукового наклономера, способствуя расширению области технического приложения. Thus, the implementation of the sound duct of the primary transducer C-shaped with a reflective load doubles its resolution at a given sampling frequency of the time interval of movement (8) compared with the prototype. In addition, the implementation of the sound duct metal allows you to simultaneously increase the reliability, manufacturability of the ultrasonic tiltmeter, helping to expand the field of technical applications.

Claims (1)

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ НАКЛОНОМЕР, содержащий кольцевой звукопровод, акустический поглотитель, установленный на звукопроводе, генератор импульсов и блок кодирования и вычисления, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, в него введены усилитель записи, усилитель формирователь считывания, сосредоточенный элемент считывания, поляризатор, отражатель, поводок, шарнир и шины управления данных и знака наклона, при этом выход генератора импульсов подключен к опорному входу блока кодирования и вычисления и входу усилителя записи, выход которого соединен с акустическим поглотителем, по разные стороны от которого на звукопроводе размещены отражатель и сосредоточенный элемент считывания, подключенный к усилителю формирователю считывания, выход которого соединен с сигнальным входом блока кодирования и вычисления, первые и вторые выходы которого подключены соответственно к шинам данных и знака наклона, выход генератора импульсов подключен к шине управления, причем звукопровод выполнен из магнитострикционного материала, шарнир расположен в центре оси звукопровода и соединен посредством поводка с поляризатором, расположенным на звукопроводе и выполненным с возможностью перемещения вдоль него. ULTRASONIC INCLINOMER, containing a ring sound guide, an acoustic absorber mounted on the sound guide, a pulse generator and a coding and calculation unit, characterized in that, in order to increase the resolution, a recording amplifier, a read driver, a concentrated read element, a polarizer, a reflector are introduced into it , a lead, a hinge, and a data and tilt sign control bus, while the output of the pulse generator is connected to the reference input of the coding and calculation unit and the input of the amplifier behind a recording whose output is connected to an acoustic absorber, on either side of which a reflector and a concentrated reading element are placed on the sound duct, connected to an amplifier for a read driver, the output of which is connected to a signal input of a coding and calculation unit, the first and second outputs of which are connected respectively to data buses and the sign of the slope, the output of the pulse generator is connected to the control bus, and the sound duct is made of magnetostrictive material, the hinge is located in the center of the sound axis the wire and connected by a leash with a polarizer located on the sound duct and made with the possibility of movement along it.
SU4946544 1991-06-18 1991-06-18 Ultrasonic inclination meter RU1811265C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4946544 RU1811265C (en) 1991-06-18 1991-06-18 Ultrasonic inclination meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4946544 RU1811265C (en) 1991-06-18 1991-06-18 Ultrasonic inclination meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1811265C true RU1811265C (en) 1995-06-19

Family

ID=30442101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4946544 RU1811265C (en) 1991-06-18 1991-06-18 Ultrasonic inclination meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1811265C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 861941, кл. G 01C 9/18, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0024495B1 (en) Acoustic pulse delay line system for measuring distances along a magnetostrictive wire
US4413517A (en) Apparatus and method for determining thickness
US4222273A (en) Digital type ultrasonic holography apparatus
RU1811265C (en) Ultrasonic inclination meter
RU2035693C1 (en) Inclinometer
RU2299407C2 (en) Ultrasound gage-indicator
RU2213940C1 (en) Ultrasonic level gauge
RU2298156C1 (en) Level meter-indicator
RU2189009C2 (en) Ultrasonic converter of linear displacement
SU1285631A1 (en) Versions of linear shift converter
RU2006793C1 (en) Ultrasound converter of linear movements
RU2097916C1 (en) Movement-to-code module converter
RU2039930C1 (en) Ultrasonic displacement transducer
RU2031360C1 (en) Ultrasonic converter of linear movements of object
RU2299401C2 (en) Ultrasound transformer of angular displacements
RU2039929C1 (en) Ultrasonic displacement transducer
SU1296942A1 (en) Ultrasonic meter of flow velocity
SU1527572A1 (en) Ultrasonic flaw detector
RU2075728C1 (en) Ultrasonic converter of inclination angle
SU1747892A1 (en) Ultrasonic linear displacement rate sensor
SU1765690A1 (en) Ultrasonic displacement transducer
SU1564727A1 (en) Position-to-code converter
SU747812A1 (en) Magnetostriction differential displacement transducer
SU1696845A1 (en) Digital magnetostrictive displacement transducer
SU1620834A1 (en) Ultrasonic meter of displacements