RU2078303C1

RU2078303C1 - Device measuring translations

Info

Publication number: RU2078303C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Сысоев
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1997-04-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device measuring translations has case, magnetic medium on which uninterrupted signal of specified frequency is recorded, rod mechanically coupled to one of magnetic heads. Second magnetic head is mechanically coupled to first one but is mounted at other angle relative to magnetic medium so that movement of rod causes change of signal from both heads but on different sections of their static characteristics and by this common signal overlaps bigger measurement range of measured value. EFFECT: expanded dynamic range of measurements. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, станкостроении, при металлообработке и в других областях народного хозяйства. The invention relates to measuring equipment and can be used in mechanical engineering, machine tools, metalworking and other areas of the national economy.

Известно устройство для измерения перемещений [1] содержащее корпус, шток, кольцевой магнитоноситель, с записанным на нем сигналом заданной частоты, магнитную головку считывания, которая выполнена на подвижной относительно оси перпендикулярной магнитному носителю. A device for measuring displacements [1] is known, comprising a housing, a rod, an annular magnet carrier, with a signal of a given frequency recorded on it, a magnetic read head, which is made movable relative to the axis perpendicular to the magnetic medium.

Недостатком известного устройства является ограниченный динамический диапазон измерений вследствие наличия большой зоны нечувствительности устройства. A disadvantage of the known device is the limited dynamic measurement range due to the presence of a large dead band of the device.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений. The aim of the invention is to expand the range of measurements.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для измерения перемещений, содержащее корпус, размещенный в нем кольцевой магнитоноситель с записанным на нем периодическим сигналом постоянной амплитуды, считывающую магнитную головку, закрепленную на штоке и установленную у поверхности магнитоносителя с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной плоскости магнитоносителя, снабжено считывающей магнитной головкой, связанной с первой жесткой механической связью, а зазоры считывающих головок ориентированы под углом друг к другу. This goal is achieved by the fact that the known device for measuring displacements, comprising a housing, an annular magnetocarrier housed in it with a periodic signal of constant amplitude recorded on it, reading a magnetic head mounted on a rod and mounted on the magnetocarrier surface with the possibility of rotation about an axis perpendicular to the magnetocarrier plane equipped with a magnetic reading head associated with the first rigid mechanical connection, and the gaps of the reading heads are oriented along q angle to each other.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для измерений перемещений. The drawing shows the proposed device for measuring displacement.

Устройство содержит корпус 1, магнитоноситель 2, шток 3, механически связанный с одной из магнитных головок 4, соединенные с усилителем 5, выходы которых соединены с блоком 6 сравнения и обработки сигналов, блок сравнения и обработки соединен с блоком 7 регистрации, между собой магнитные головки соединены механической связью 3. The device comprises a housing 1, a magnet carrier 2, a rod 3, mechanically connected to one of the magnetic heads 4, connected to an amplifier 5, the outputs of which are connected to a signal comparison and processing unit 6, a comparison and processing unit is connected to a recording unit 7, and magnetic heads are interconnected connected by mechanical connection 3.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Кольцевой носитель 3 непрерывно движется. С выхода измерительных магнитных головок 4 сигналы, пропорциональные углу наклона каждой из измерительных головок относительно магнитоносителя, α и a+Φ, поступают на усилители 5. При изменении положения штока 2, связанного с измеряемым объектом, меняется угол поворота обоих магнитных головок 4, связанных между собой механической связью 8, а следовательно меняется и сигнал с них. Усиленные сигналы поступают в блок 6 сравнения и обработки сигналов. В блоке 6 происходит масштабирование обоих сигналов, их детектирование и сравнение с заданным уровнем. По результатам сравнения на дальнейшую обработку и на блок 7 регистрации поступает сигнал с одной из двух головок 4, при этом учитывается или не учитывается постоянная величина на выходе устройства, обусловленная наличием постоянного угла сдвига v между головками. Обработка результатов может идти и по другому алгоритму, например, после усиления и масштабирования сигналов с обоих головок производится их вычитание друг из друга, тогда по величине и по знаку получившейся разности можно судить о перемещении. В любом случае сигналы с обоих головок несут полную информацию о величине угла поворота обоих головок относительно магнитоносителя, а следовательно и о величине перемещения штока 2. The ring carrier 3 is continuously moving. From the output of the measuring magnetic heads 4, signals proportional to the angle of inclination of each of the measuring heads relative to the magnet carrier, α and a + Φ, are fed to amplifiers 5. When the position of the rod 2 associated with the measured object changes, the rotation angle of both magnetic heads 4 connected between mechanical coupling 8, and therefore changes the signal from them. The amplified signals are received in block 6 comparison and signal processing. In block 6 there is a scaling of both signals, their detection and comparison with a given level. According to the results of comparison, a signal from one of the two heads 4 is received for further processing and to the registration unit 7, while a constant value at the device output due to the presence of a constant shear angle v between the heads is taken into account or not taken into account. Processing of the results can proceed according to another algorithm, for example, after amplification and scaling of the signals from both heads, they are subtracted from each other, then the magnitude and sign of the resulting difference can be used to judge the movement. In any case, the signals from both heads carry complete information about the angle of rotation of both heads relative to the magnet carrier, and therefore about the magnitude of the movement of the rod 2.

Если установить угол сдвига между считывающими головками равным 90^o, то появляется возможность проводить измерения угла поворота головок не от 0 до 90^o, а в гораздо более широких пределах α′=α+n•90^°, где n целое число. При этом в блоке 6 необходимо подсчитывать число целых четвертей оборота головок, что можно осуществить подсчетом числа перемены знака разностного сигнала с обоих головок. Направление перемены знака от минуса к плюсу и обратно однозначно говорит о направлении вращения, то есть о том, в какую сторону перемещается шток 2. Осуществление такого устройства резко увеличивает диапазон измеряемых величин и общую точность измерений за счет разбивки измеряемой величины на целую и дробную части, которые можно измерять с предельной чувствительностью. При использовании устройства, работающего в диапазоне углов от 0 до 90^o предельно достижимую чувствительность приходится снижать, приводя ее в соответствие с пределами линейных измерений.If you set the angle of shift between the read heads equal to 90 ^o , then it becomes possible to measure the angle of rotation of the heads not from 0 to 90 ^o , but in a much wider range α ′ = α + n • 90 ^° , where n is an integer. At the same time, in block 6, it is necessary to count the number of whole quarters of the heads rotation, which can be done by counting the number of sign changes of the difference signal from both heads. The direction of the sign reversal from minus to plus and vice versa clearly indicates the direction of rotation, that is, in which direction the rod 2 is moving. The implementation of such a device dramatically increases the range of measured values and the overall measurement accuracy by dividing the measured value into integer and fractional parts, which can be measured with extreme sensitivity. When using a device operating in the range of angles from 0 to 90 ^{o the} maximum achievable sensitivity must be reduced, bringing it in line with the limits of linear measurements.

Изобретение позволяет расширить динамический диапазон измеряемых величин за счет исключения зоны нечувствительности. The invention allows to expand the dynamic range of the measured values by eliminating the deadband.

Claims

1. A device for measuring displacements, comprising a housing, an annular magnetocarrier housed in it with a periodic signal of constant amplitude recorded on it, a magnetic head read out mounted on the rod and mounted on the magnetocarrier surface with the possibility of rotation about an axis perpendicular to the magnetocarrier plane, characterized in that , in order to expand the range of measurements, it is equipped with a second magnetic reading head associated with the first rigid mechanical connection, and reading gaps heads are oriented at an angle to each other.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to improve accuracy and expand the measuring range, the gaps of the reading magnetic heads are oriented at an angle of 90 ^o .