SU1619009A1

SU1619009A1 - Device for measuring distance to metal surface

Info

Publication number: SU1619009A1
Application number: SU874319070A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Николаевич Евстигнеев; Анатолий Иванович Исакеев; Татьяна Георгиевна Кузьмина; Андрей Петрович Потоцкий; Юрий Дмитриевич Соколов; Анатолий Павлович Чемодуров; Николай Михайлович Сафьянников; Александр Викторович Череватый
Original assignee: Ленинградский технологический институт холодильной промышленности; Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Гидротрубопроводов
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1991-01-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени зазора между объектом и металлической поверхностью, например между головкой рельса и транспортным средством на магнитном подвесе. За счет введени интегратора 6, к входу которого подключена кодоуправл ема проводимость 10, а к выходу - блок 8 выборки-хранени , обеспечиваетс расширение области применени устройства, которое может работать в более широком диапазоне температур в услови х сильных электромагнитных помех. 1 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the gap between an object and a metal surface, for example, between a rail head and a vehicle on a magnetic suspension. By introducing an integrator 6, to the input of which the code-controlled conductance 10 is connected, and to the output — a sampling-storage unit 8 — extends the field of application of the device that can operate over a wider temperature range under conditions of strong electromagnetic interference. 1 il.

Description

ЁYo

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени зазора.This invention relates to a measurement technique and can be used to measure a gap.

Цель изобретени - расширение области применени за счет возможности использовани в широком диапазоне температур и в услови х сильных электромагнитных помех.The purpose of the invention is to expand the scope of use due to the possibility of use in a wide range of temperatures and in conditions of strong electromagnetic interference.

На чертеже приведена блок-схема устройства дл измерени рассто ни до металлической поверхности.The drawing shows a block diagram of a device for measuring the distance to a metal surface.

Устройство содержит датчик 1 рассто ни с автогенератором 2, преобразователь 3 частоты, первый вход которого соединен с выходом опорного генератора 4, усилитель- ограничитель 5, включенный на выходе преобразовател 3, интегратор б, вход которого соединен через масштабный резистор 7 с выходом усилител -ограничител 5, блок 8 выборки-хранени , сигнальный вход которого подключен к выходу интегратора, одно- вибратор 9, включенный между выходом усилител -ограничител 5 и управл ющим входом блока 8 выборки-хранени , кодоуп- равл емую проводимость 10, сигнальный вход которой подключен к выходу блока 8 выборки-хранени , а выход - к входу интегратора 6, и преобразователь 11 временных интервалов в код, сигнальный вход которого подключен к выходу опорного генератора 4, тактирующий вход - к выходу усилител -ограничител 5, а выход - к управл ющему входу кодоуправл емой проводимости 10.The device contains a distance sensor 1 with an auto-oscillator 2, a frequency converter 3, the first input of which is connected to the output of the reference generator 4, a limiter amplifier 5 connected to the output of the converter 3, an integrator b whose input is connected via a scale resistor 7 to the output of the amplifier-limiter 5, the sampling-storage unit 8, the signal input of which is connected to the integrator output, is a single vibrator 9 connected between the output of the limiting amplifier 5 and the control input of the sampling-storage unit 8, code gain conductivity 10, the signal input of which is connected to the output of the sampling-storage unit 8, and the output is connected to the input of the integrator 6, and the converter has 11 time intervals to the code, the signal input of which is connected to the output of the reference generator 4, the clock input to the output of the amplifier-limiter 5, and the output - to the control input of the controllable conductivity 10.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Пусть в начальный момент времени t 0 датчик 1 находитс на таком рассто нии от металлической поверхности, при котором частоты fr и ton автогенератора 2 и опорного генератора 4 равны между собой, на выходе устройства сигнал равен нулю, так как дл суммарной частоты fr + ton на выходе преобразовател 3 интегратор 6 влгетс фильтром низких частот, а разностна частота fr- fon 0, так как fr ton.Let the sensor 1 be at the initial time t 0 at such a distance from the metal surface, at which the frequencies fr and ton of the auto-oscillator 2 and the reference generator 4 are equal to each other, the signal at the device output is zero, since for the total frequency fr + ton The output of converter 3 is integrator 6 by a low-pass filter, and the difference frequency is fr-fon 0, since fr ton.

При изменении положени датчика 1 по отношению к металлической поверхности, рассто ние до которой измер етс , автогенератор 2 измен ет частоту до fr + fni, так как измен етс волновое сопротивление отрезка длинной линии, используемой в качестве датчика, задающего частоту автогенератора 2. На выходе преобразовател 3 разностна частота не равна нулю, а составл ет величину f fr + fHi -fr fHi, причем тнтЈ 6 fr. Усилитель-ограничитель 5 формируетмз частоты fni последовательность пр моугольных импульсов, имеющих период Т -- 1/Тн1 и посто нную амплитуду Uax.When the position of the sensor 1 changes with respect to the metal surface, the distance to which is measured, the auto-oscillator 2 changes the frequency to fr + fni, since the characteristic impedance of a long line segment used as a sensor that sets the frequency of the auto-oscillator 2 changes. Converter 3, the difference frequency is not zero, but is f fr + fHi –fr fHi, and tnt н 6 fr. The limiting amplifier 5 forms the frequency of the fni sequence of square-wave pulses with a period T - 1 / T1 and a constant amplitude Uax.

С приходом первого импульса последе вательности flti на вход интегратора б последний интегрирует входное напр жение и на его выходе формируетс напр жение Uu.When the first pulse of the flti sequence arrives at the integrator input b, the latter integrates the input voltage and the voltage Uu is formed at its output.

В момент времени t Т значение U,/. записываетс в блок 8 за интервал времени ta Т, где tu - врем выборки блока 8. Управл ющий импульс выборки формируетс одно- вибратором 9, запускаемым переднимAt time t T value U, /. recorded in block 8 for the time interval ta T, where tu is the sampling time of block 8. The control pulse of the sample is formed by a single-vibrator 9 triggered by the front

фронтом импульса с выхода усилител -ограничител 5.the pulse front from the output of the amplifier limiter 5.

С приходом на вход интегратора 6 второго импульсч последовательности fHi интегратор 6 производит интегрирование какWith the arrival at integrator 6 of the second impulse of the sequence fHi, integrator 6 performs the integration as

напр жени Uex, так и значени напр жени Uu, полученного в предыдущем такте, причем величина сигнала на выходе кодоуправл емой проводимости 10, поступающего на вход интегратора 6, определ етс величиной проводимости кодоуправл емой проводимости 10, пропорциональной величине цифрового кодв, поступающего на его управл ющий вход, причем код соответствует длительности временного интервала (периода ) Т ; последовательности fHi, поступающей на частотный вход преобразовател 11, Код на выходе последнего формируетс зз период квантовани Т, задаваемый ч а его стробирующем входе сthe voltage Uex and the value of the voltage Uu obtained in the previous cycle, and the magnitude of the signal at the output of code-controlled conductance 10 inputted to the input of integrator 6 is determined by the conductivity value of code-controlled conductance 10 proportional to the value of the digital coder input, and the code corresponds to the duration of the time interval (period) T; the sequence fHi arriving at the frequency input of the converter 11, the code at the output of the latter is formed during the quantization period T, defined by the frequency of its gate input with

выхода усилктел -ограничител 5. На выходе олока 8 выборки-хранени формируетс напр женке, соответствующее установленному рассто нию Н от датчика до металлическом поверхности.the output of the amplifier limiter 5. At the output of the sample-storage storage space 8, a stress is formed corresponding to the established distance H from the sensor to the metal surface.

Пусть теперь датчик 1 находитс на рассто нии 2 ii от металлической поверхности , Fro волновое сопротивление измен етс и приобретает значение Л/2 - Wi, а знзчкт частота генерации автогенератора 2 fri Таким образом, на выходе преобразовател 3 получают новое значение разностной частоты тн2, м усилитель-ог- раничитель 5 формирует импульсную последовательность fH2 с периодом Та & Ti.Now let sensor 1 be at distance 2 ii from the metal surface, Fro the wave impedance changes and becomes L / 2 - Wi, and let the oscillator generation frequency 2 fri Thus, at the output of converter 3, a new value of the difference frequency tn2, m amplifier-limiter 5 forms a pulse sequence fH2 with a period Ta & Ti.

Интегрирование интегратором 6, выборка информации блоком 8, формирование коротких импульсов одновибратором 9 и преобразование временного интервала в код преобразовател 11 происход т так же, какThe integration of the integrator 6, the sampling of information by the block 8, the formation of short pulses by the one-vibrator 9 and the conversion of the time interval into the code of the converter 11 are the same as

и дл последовательности fHi, с той лишь разницей, что величина проводимости кодоуправл емой проводимости 10 дз gi, на выходе устройства напр жение соответст- зует новому периоду Т2. т. е. новому рассто нию 2 от датчика до металлической поверхности.and for the sequence fHi, with the only difference that the conductivity value of the code-controlled conductivity is 10 dz gi, the voltage at the device output corresponds to the new period T2. i.e. a new distance 2 from the sensor to the metal surface.

Таким образом, каждому значению рассто ни I до металлической поверхности со- ответствуег сво зьачеь з волновогоThus, each value of the distance I to the metal surface corresponds to its corresponding wavelength

сопротивлени датчика 1, выполненного в виде элемента с распределенными параметрами - отрезка длинной линии, а значит сво частота генерации fr автогенератора 2, что соответствует определенной низкой разностной частоте fH. Каждый импульс этой последовательности интегрируетс интегратором 6 с весовым коэффициентом К1 К/дцИуп. где К - коэффициент пропорциональности , дциуп - текущее значение проводимости 10. таким образом, что выходное напр жение устройства соответствует определенному значению рассто ни I, причем процесс интегрировани происходит быстро за счет запоминани в блоке 8 предыдущего проинтегрированного значени входного импульса и подачи этого значени по цепи обратной св зи на управл емый вход интегратора 6.resistance of sensor 1, made in the form of an element with distributed parameters - a segment of a long line, and therefore its generation frequency fr of the auto-oscillator 2, which corresponds to a certain low difference frequency fH. Each pulse of this sequence is integrated by integrator 6 with a weighting factor K1 K / dCIup. where K is the proportionality coefficient, dcip is the current conductivity value 10. so that the output voltage of the device corresponds to a certain distance I, and the integration process is fast due to memorizing in block 8 the previous integrated value of the input pulse and supplying this value along the circuit feedback to the controlled input of the integrator 6.

ДОBEFORE

Claims

Apparatus of the Invention A device for measuring the distance of a metal surface, comprising a distance sensor with an oscillator, a reference oscillator, a frequency converter, the first input of which is connected to the output of the reference oscillator, and the second with an oscillator output, and an amplifier-limiter connected at the converter output , characterized in that, in order to expand the field of application, it is equipped with an integrator, the input of which is connected via a scale resistor

with the output of the amplifier-limiter, a sampling-storage unit, the signal input of which is connected to the output of the integrator, a single vibrator connected between the output of the amplifier-limiting device and the control input of the sampling unit, the code-controlled conductivity, the signal input of which is connected to the output of the sampling-storage unit the output is to the integrator input, and the time interval converter to the code whose signal input is

connected to the output of the reference oscillator; clock input to the output of the amplifier of the limiter, and the output connected to the control input of the code-controlled conductivity.