SU1364919A1 - Torque instrument transducer - Google Patents
Torque instrument transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1364919A1 SU1364919A1 SU853970388A SU3970388A SU1364919A1 SU 1364919 A1 SU1364919 A1 SU 1364919A1 SU 853970388 A SU853970388 A SU 853970388A SU 3970388 A SU3970388 A SU 3970388A SU 1364919 A1 SU1364919 A1 SU 1364919A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- torque
- shaft
- time interval
- pulse
- trigger
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в виде автономного измерительного устройства или в составе информационно-измерительной системы в качестве преобразовател крут щего момента . Цель изобретени - повьппение точности. В корпусе 9 устанавливаетс неподвижна часть токосъемника, выполненна в виде ферритового кольца 1 О с первичной обмоткой 11, котора подключена к выходу усилител 15 записи и входу усилител 16 считывани . В состав схемы регистрирующего устройства включены генератор 20 импульсов, элемент 17 задержки, одновибратор 18, схемы И 13 и 14 и триггер 19. Значение величины крут щего момента на валу 1 определ етс измерением изменени временного интервала по отношению к значению, принимаемому за начало отсчета. Цель изобретени достигаетс вследствие линейности функции преобразовани угла скручивани во временной интервал. 3 ил. с i (ЛThe invention can be used as an autonomous measuring device or as part of an information measuring system as a torque converter. The purpose of the invention is to improve accuracy. In the housing 9, a fixed part of the current collector is installed, made in the form of a ferrite ring 1 O with the primary winding 11, which is connected to the output of the write amplifier 15 and the input of the read amplifier 16. The recorder circuitry includes a pulse generator 20, a delay element 17, a one-shot 18, circuits 13 and 14, and a trigger 19. The magnitude of the torque on shaft 1 is determined by measuring the change in the time interval with respect to the value taken as the origin. The purpose of the invention is achieved due to the linearity of the function of converting a twist angle to a time interval. 3 il. with i (L
Description
У Have
00 О)00 O)
со with
;о;about
®7/®7 /
113113
Изобретение относитс к технике измерений механических величин, в частности крут щего момента, и может быть использовано в виде автономного измерительного устройства или в составе информационно-измерительной системы в качестве преобразовател крут щего момента на вращаю1чихс и неподвижных валах,The invention relates to a technique for measuring mechanical quantities, in particular torque, and can be used as a stand-alone measuring device or as part of an information-measuring system as a torque converter on rotary and stationary shafts,
Целью изобретени вл етс повы- шение точности.The aim of the invention is to increase the accuracy.
На фиг. 1 представлена структурна схема преобразовател ; на фиг. 2 - взаимное расположение звукопровода и магнитной головки в услови х действи (пунктир) и отсутстви крут щего момента; на фиг. 3 - эпюры сигналов , по сн ющие руботу преобразовател .FIG. 1 shows a converter block diagram; in fig. 2 - mutual arrangement of the acoustic duct and the magnetic head under the conditions of action (dotted line) and the absence of torque; in fig. 3 - signal plots explaining the operation of the converter.
Измерительный преобразователь крут щего момента содержит вал 1 с упругим участком 2, к одному концу которого прикреплен диск 3, на котором установлен электромаг1П1тный преоб- разователь 4, а к другому - ферромагнитное кольцо 5 с радиальным разрезом 6 (фиг. 2),установленное концентрич- но оси вала 1 и индуктивно св занное с электромагнитным преобразователем А, трансформаторный токосъемник 7, включающий в себ статорную обмотку 8 на ферритовом кольце 9, и установленном на основании 10, и роторную обмотку 11, подключенную к электромагнитному преобразователю и выполненную на ферритовом кольце 12, установленном на валу 1, две схемы И 13 и 1А, два усилител 15 и 16, последовательно соединенные элемент 17 задержки и одновибратор 18, триггер 19 и генератор 20 импульсов, выход которого подключен к входу элемента 17 задержки и через усилитель 15 к ста- торной обмотке 8 трансформаторного токосъемника 7 и входу усилител 16, выход которого подключен к первым входам схем И 13 и 14, выходы которых подключены к соответствующим входам триггера 19, а вторые входы схем И 13 и 14 подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам одновиб- ратора 18.The torque converter contains a shaft 1 with an elastic section 2, to one end of which a disk 3 is attached, on which an electromagnet 1P converter 4 is mounted, and to the other is a ferromagnetic ring 5 with a radial section 6 (Fig. 2), mounted concentric but the shaft axis 1 and inductively coupled to the electromagnetic converter A, the transformer current collector 7, including the stator winding 8 on the ferrite ring 9, and mounted on the base 10, and the rotor winding 11 connected to the electromagnetic transformer The recipient and made on the ferrite ring 12 mounted on the shaft 1, two circuits And 13 and 1A, two amplifiers 15 and 16, serially connected delay element 17 and one-shot 18, trigger 19 and pulse generator 20, the output of which is connected to the input of delay element 17 and through the amplifier 15 to the stator winding 8 of the transformer current collector 7 and the input of the amplifier 16, the output of which is connected to the first inputs of circuits I 13 and 14, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of trigger 19, and the second inputs of circuits And 13 and 14 are connected respectively to directly and and Outputs of the one-shot 18.
При этом электромагнитньш преобразователь 4 выполнен в виде тороидальной катушки с рабочим зазором, развернутым к ферромагнитному кольцу 5 с обеспечением воздушного зазораIn this case, the electromagnetic transducer 4 is made in the form of a toroidal coil with a working gap deployed to the ferromagnetic ring 5 with the provision of an air gap
г 0g 0
5 о 5 o
5five
00
5five
между ферромагнитным кольцом 5 и электромагнитным преобразователем 4.between the ferromagnetic ring 5 and the electromagnetic transducer 4.
Измерительный преобразователь крут щего момента работает следующим образом.The torque converter works as follows.
Генератор 20 импульсов (фиг. 1) вырабатывает импульс запуска V (фиг. З), который через усилитель 15 поступает на статорную обмотку 8 трансформаторного токосъемника 7, с роторной обмотки 11 которого сигнал подаетс на электромагнитньш преобразователь 4. При этом в зоне ферромагнитного кольца 5, охваченной магнитным полем преобразовател 4, за счет влени магнитострикции возбуждаетс акустический импульс, который распростран етс по ферромагнитному кольцу 5 в обе стороны от места возбуждени .Pulse generator 20 (Fig. 1) generates a start pulse V (Fig. 3), which through amplifier 15 is fed to the stator winding 8 of the transformer current collector 7, from the rotor winding 11 of which the signal is fed to the electromagnetic converter 4. In the area of the ferromagnetic ring 5 , covered by the magnetic field of the transducer 4, due to the appearance of magnetostriction, an acoustic pulse is excited, which propagates through the ferromagnetic ring 5 to both sides of the excitation site.
После отражени от торцевых поверхностей в радиальном разрезе 6 акустические импульсы возвращаютс к преобразователю 4 и за счет обратного магнктострикционного эффекта навод т в нем импульс Vj . Дл повьппе- ни эффективности пр мого и обратного электроакустических преобразований возле области ферромагнитного кольца 5, индуктивно св занной с преобразователем 4, расположен элемент подмагничивани , который может быть выполнен например в виде посто нного магнита, закрепленного на диске 3.After reflection from the end surfaces in radial section 6, the acoustic pulses return to the transducer 4 and, due to the inverse magnetostrictive effect, induce a pulse Vj in it. In order to increase the efficiency of direct and inverse electroacoustic transformations, near the region of the ferromagnetic ring 5, inductively coupled to the converter 4, there is a biasing element, which can be made, for example, in the form of a permanent magnet fixed on the disk 3.
После импульса запуска, воспринимаемого усилителем 16 в виде помехи Vja, первым считываетс импульс VjS, отраженный от ближайшего к преобразователю 4 торца в радиальном разрезе ферромагнитного кольца 5. Временное запаздывание г, импульса Vj относительно импульса V-( определ етс из выражени After the trigger pulse, perceived by the amplifier 16 as an interference Vja, the pulse VjS reflected from the end of the ferromagnetic ring 5 closest to the transducer 4 in the radial section is read first. The time delay r, pulse Vj relative to pulse V- (determined from the expression
., 5- i ,., 5- i,
(1)(one)
где R - радиус ферромагнитного кольца 5; С - скорость звука в материалеwhere R is the radius of the ferromagnetic ring 5; C - the speed of sound in the material
кольца 5;rings 5;
( - угол положени ближайшего торца в радиальном разрезе 6 относительно электромагнитного преобразовател 4. Аналогично определ етс запаздывание tj импульса Vj - т.е. отраженного импульса от дальнего торца(- the position angle of the nearest end in radial section 6 relative to the electromagnetic transducer 4. Similarly, the delay tj of the pulse Vj is determined - i.e. the reflected pulse from the far end
/Г - 2R р- ---/ G - 2R p ---
(2)(2)
где if2 - угол положени дальнего торца в радиальном разрезе 6 относительно электромагнитного преобразовател . Разность времени запаздывани импульсов Vji и Vzi при отсутствии крут щего момента соответствует временному интервалу , :where if2 is the position angle of the far end in radial section 6 relative to the electromagnetic transducer. The difference in the delay time of the pulses Vji and Vzi, in the absence of torque, corresponds to the time interval:
t, T5-t, 2R(t, T5-t, 2R (
(3)(3)
который посто нен дл каждой конкрет ной конфигурации исходного взаимного расположени преобразовател 4 относительно радиального разр да 6 ферромагнитного кольца 5.which is constant for each specific configuration of the initial mutual arrangement of the transducer 4 relative to the radial discharge 6 of the ferromagnetic ring 5.
При воздействии на вал 1 крут - щего момента yviitp происходит скручивание упругого участка 2 вала 1 на угол 4 I пропорциональШ)1й и. При этом происходит угловое перемещение Ц разреза 6 ферромагнитного кольца 5 относительно преобразовател 4 (фиг. 2), а разность времен запаздывани импульсов Уг и соответствует временному интервалу Tf- :When a torque is applied to the shaft 1 yviitp, the elastic section 2 of shaft 1 is twisted at an angle of 4 I proportional to 1). When this occurs, the angular displacement C of section 6 of the ferromagnetic ring 5 relative to the transducer 4 (Fig. 2) occurs, and the difference in the delay times of the pulses Hg and corresponds to the time interval Tf-:
2R,2R,
П (,.Ч,-2. иP (, .ch, -2. And
(4)(four)
Таким образом, приращение разности времен запаздывани Thus, the increment of the delay time difference
.f, /г f 4Rf.f, / g f 4Rf
и 4 and 4
(5)(five)
пропорционально углу скручивани уп- ругого участка 2 вала 1, что эквивалентно .proportional to the twisting angle of the elastic section 2 of shaft 1, which is equivalent.
I ГI G
(6)(6)
где q - посто нна измерительного преобразовател крут щего момента, учитывающа радиус ферромагнитного кольца 5, скорость распространени звука в материале ферромагнитного кольца 5 и упругие свойства материала упругого участ- ка 2 вала 1.where q is a constant torque measuring transducer taking into account the radius of the ferromagnetic ring 5, the speed of sound propagation in the material of the ferromagnetic ring 5 and the elastic properties of the material of the elastic section 2 of the shaft 1.
Таким образом, значение величины /ИерОпредел етс измерением изменени разности времен запаздывани импульсов Vj и Угв, т.е.лГ.Thus, the value of the magnitude / HER is determined by measuring the change in the difference in the delay times of the pulses Vj and Ue, i.e.
Дл этого импульсы 2f (фиг.З) пройд через трансформаторный токосъемник 7, усиливаютс усилителем 16 (Vj на фиг. З) и подаютс на первыеFor this, the pulses 2f (Fig. 3) pass through the transformer current collector 7, are amplified by the amplifier 16 (Vj in Fig. 3) and are fed to the first
10ten
- 20 5 30- 20 5 30
3535
4040
45 уот- 50 45 wat 50
9494
входы схем И 13 и 14, осуществл ющих совместно с одновибратором 18 временное селектирование импульсов. При этом импульсы попадают в интервал времени, определ емый диаграммой Vj (фиг. 3) пр мого выхода одновибра- тора 18, начало которого обозначено Т (фиг. 3) и определ етс длительностью помехи от импульса запуска Vja , а конец Т равноудален от временного положени считанных импульсов УЗ,} и Vzg. С выхода элемента И 13 импульсы Vj- поступают на единичный вход триггера 19 и устанавливают его в единичное положение, соответствующее началу временного интервала С на выходе преобразовател (Vg).the inputs of circuits 13 and 14, which, in conjunction with the one-shot 18, carry out temporal selection of pulses. In this case, the pulses fall within the time interval defined by the diagram Vj (Fig. 3) of the direct output of the one-oscillator 18, the beginning of which is indicated by T (Fig. 3) and is determined by the duration of the interference from the trigger pulse Vja, and the end of T is equidistant from the time signal the position of the read pulses UZ,} and Vzg. From the output of the element And 13 pulses Vj- arrive at a single input of the trigger 19 and set it to a single position corresponding to the beginning of the time interval C at the output of the converter (Vg).
Импульсы f, , приход т после момента TO и через элемент И 14 (V), поступают на нулевой вход триггера 19 и устанавливают его в нулевое положение, соответствующее окончанию временного интервала fу, (Vj ). При этом импульсы начального участка Vj , вызванные помехой V2q от импульса запуска, поступающие во врем действи (n элемента 17 задержки , устанавливают в исходное нулевое положение триггер 19 и в начале каждого цикла запуска корректируют возможные случайные сбои предыдущих циклов в работе измерительного преобразовател крут щего момента.The pulses f,, come after the moment TO and through the element AND 14 (V), arrive at the zero input of the trigger 19 and set it to the zero position corresponding to the end of the time interval fy, (Vj). At the same time, the pulses of the initial part Vj caused by the interference V2q from the start pulse, received during the action (n delay element 17), set trigger 19 to the initial zero position and at the beginning of each start cycle correct possible random failures of previous cycles in the torque converter operation .
С учетом прот женности так называемой мертвой зоны Т, обусловленной действием помехи импульса запуска в канале считывани , длительность импульса на пр мом выходе одновибра- тора 18 выбираетс равнойTaking into account the length of the so-called dead zone T, due to the action of the interference of the trigger pulse in the read channel, the pulse duration at the direct output of the one-oscillator 18 is chosen equal to
1с Т(,-Т ,1c T (, - T,
где Та - интервал пробега акустическим импульсом всей длины ферромагнитного кольца 5:where Ta is the range of the acoustic impulse of the entire length of the ferromagnetic ring 5:
Т, (. + ,).T, (. +,).
оabout
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853970388A SU1364919A1 (en) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | Torque instrument transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853970388A SU1364919A1 (en) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | Torque instrument transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1364919A1 true SU1364919A1 (en) | 1988-01-07 |
Family
ID=21203027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853970388A SU1364919A1 (en) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | Torque instrument transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1364919A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468200C2 (en) * | 2006-06-05 | 2012-11-27 | Халлибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Device for measuring distance and determining direction between two drilled wells (versions); method for measuring distance and determining direction between two drilled wells; solenoid assembly of device for measuring distance and determining direction between two drilled wells |
-
1985
- 1985-10-29 SU SU853970388A patent/SU1364919A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 415521, кл. G 01 L 3/10, 1971. Авторское свидетельство СССР № 491053, кл. G 01 L 3/10, 1973. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468200C2 (en) * | 2006-06-05 | 2012-11-27 | Халлибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Device for measuring distance and determining direction between two drilled wells (versions); method for measuring distance and determining direction between two drilled wells; solenoid assembly of device for measuring distance and determining direction between two drilled wells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4678993A (en) | Distance measuring device operating with torsional ultrasonic waves detected without mode conversion | |
US5196791A (en) | Magnetostrictive linear position detector and a dual pole position magnet therefor | |
EP0204184A1 (en) | Position detecting apparatus | |
SU1364919A1 (en) | Torque instrument transducer | |
SU1129490A1 (en) | Method of touch-free measuring of displacements | |
SU1067429A1 (en) | Electromagnetic-acoustic converter (its versions) | |
SU1105922A1 (en) | Displacement encoder | |
SU1115081A1 (en) | Displacement encoder | |
RU2138118C1 (en) | Magnetostrictive displacement-speed-to-code transducer | |
SU905843A1 (en) | Shaft angular position-to-time interval converter | |
SU1516749A1 (en) | Transducer of linear movements | |
SU747812A1 (en) | Magnetostriction differential displacement transducer | |
RU1797036C (en) | Device for measuring a modulus of normal elasticity | |
SU592022A1 (en) | Magnetostriction linear displagement transducer | |
SU1383503A1 (en) | Displacement-to-code converter | |
SU587392A1 (en) | Electromagnetic-acoustic transducer for non-destructive inspection | |
SU711666A1 (en) | Selective periodic signal accumulator | |
RU2080559C1 (en) | Magnetostriction motion-to-code transducer | |
SU543868A1 (en) | Electromagnetic transducer | |
SU537242A1 (en) | Magnetostriction linear displacement transducer | |
SU1696845A1 (en) | Digital magnetostrictive displacement transducer | |
SU1377912A1 (en) | Magnetostrictive selective storage of periodic signals | |
SU462150A1 (en) | Device for measuring magnetic field induction | |
SU1226280A1 (en) | Device for exciting piezotransducers | |
SU1758429A1 (en) | Displacement measuring device |