SU1758429A1 - Displacement measuring device - Google Patents

Displacement measuring device Download PDF

Info

Publication number
SU1758429A1
SU1758429A1 SU904827098A SU4827098A SU1758429A1 SU 1758429 A1 SU1758429 A1 SU 1758429A1 SU 904827098 A SU904827098 A SU 904827098A SU 4827098 A SU4827098 A SU 4827098A SU 1758429 A1 SU1758429 A1 SU 1758429A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
generator
excitation
acoustic
input
duct
Prior art date
Application number
SU904827098A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Борисович Демин
Original Assignee
Пензенский Политехнический Институт
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 Пензенский Политехнический Институт filed Critical Пензенский Политехнический Институт
Priority to SU904827098A priority Critical patent/SU1758429A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1758429A1 publication Critical patent/SU1758429A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  ультразвукового измерени  линейных перемещений объекта. Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости преобразовани  путем увеличени  амплитуды зондирующей ультразвуковой волны в среде магнитострикционного звукопроводэ. Это достигаетс  за счет возбуждени  в среде звуковода первичного преобразовател  перемещений пачки из М волн, амплитуда каждой из которых  вл етс  суммой предыдущих волн, которые одновременно считываютс  в М-точках считывани  и суммируютс . При этом зависимость Ux ) в зависимости от способа возбуждени  и считывани   вл етс  либо монотонно возрастающей , либо экспоненциально возрастающей . Устройство дл  измерени  перемещений содержит пр молинейный магиитострикционный звукопровод 1 с акустическими демпферами 2, блок 3 считывани , формирователь 4 возбуждени  колебаний, усилитель 6 записи, формирова- тель 7 импульсов считывани , генератор 8 сдвоенных импульсов, счетчик 9 опроса, анализатор 10 кода, D-триггер 11. измерительный генератор 12, счетчик 13 результата , входные и выходные шины 14, 15 и 16, 17. Устройство предназначено дл  использовани  в робототехнических системах и комплексах. 4 з.п. ф-лы, 8 ил. ёThe invention relates to a measurement technique and is intended for ultrasonic measurement of linear movements of an object. The aim of the invention is to increase the noise immunity of the conversion by increasing the amplitude of the probing ultrasonic wave in the magnetostrictive acoustic conductor medium. This is achieved due to the excitation in the environment of the sound guide of the primary transducer of movements of a stack of M waves, the amplitude of each of which is the sum of the previous waves, which are simultaneously read at the M-points of the readout and summed. In this case, the dependence Ux), depending on the method of excitation and reading, is either monotonously increasing or exponentially increasing. The device for measuring displacements contains a rectilinear magnetostrictive duct 1 with acoustic dampers 2, a readout unit 3, a shake excitation unit 4, a recording amplifier 6, a read pulse shaper 7, a generator of 8 dual pulses, a poll counter 9, a code analyzer 10, D- trigger 11. measurement generator 12, result counter 13, input and output buses 14, 15 and 16, 17. The device is intended for use in robotic systems and complexes. 4 hp f-ly, 8 ill. yo

Description

15 ОСП 15 swaps

НH

Фиг.11

1515

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к ультразвуковым преобразовател м перемещений, и может найти применение в робототехнических системах и комплексах дл  измерени  и контрол  параметров кинематического движени  объекта.The invention relates to a measurement technique, namely, ultrasonic transducers of displacements, and can be used in robotic systems and complexes for measuring and controlling parameters of the kinematic motion of an object.

Известно устройство дл  измерени  перемещений , содержащее магнитострикци- онный звукопровод, акустический демпфер, стабилизатор раст гивающих усилий, элементы записи и считывани  с магнитами смещени , предусилитель считывани , од- новибратор, измерительный генератор, триггер, блок АРУ, усилитель-формирователь считывани , коммутатор, четыре буферных регистра, вычислитель и компаратор.A device for measuring displacements is known, comprising a magnetostrictive duct, an acoustic damper, a tensile stabilizer, recording and reading elements with bias magnets, a read preamplifier, a single vibrator, a measuring oscillator, a trigger, an AGC block, a read amplifier, a switch, four buffer registers, a calculator and a comparator.

Известно другое устройство дл  измерени  перемещений, выбранное в качестве прототипа, которое содержит магиито- стрикционный звукопровод, установленный в акустические демпферы, схемы запуска, элемент ИЛ И ждущий генератор импульсов, формирователь импульсов записи, подвижную катушку записи, неподвижную катушку считывани , усилитель считывани , формирователь импульсов, счетчик, преобразователь временного, интервала в код, блок управлени  масштабом преобразовани , нормализатор, генератор образцовой частоты , элемент И, счетчич количества перезапусков , дешифратор.There is another device for measuring displacements, selected as a prototype, which contains a magnetostriction sound duct installed in acoustic dampers, trigger circuits, an IL element And a standby pulse generator, a recording pulse shaper, a moving recording coil, a fixed read coil, a read amplifier, a shaper pulses, counter, time converter, interval to code, conversion scale control unit, normalizer, sample frequency generator, AND element, counter restart, decoder.

Общим недостатком известных устройств  вл етс  недостаточна  помехоустойчивость вследствие возбуждени  в магнитострикционном звукопроводе упругих волн одинарной амплитуды.A common drawback of the known devices is the lack of immunity due to the excitation of a single amplitude elastic wave in the magnetostrictive acoustic duct.

Цель изобретени  - повышение поме- хоустойчи,вости путем увеличени  амплитуды колебаний звукопровода.The purpose of the invention is to increase interference resistance, by increasing the amplitude of oscillation of the sound duct.

На фиг, 1 приведена блик-схема устройства дл  измерени  перемещений; на фиг. 2-4 - блок-схемы устройстпа дл  измерени  перемещений с различным выполнением кинематической схемы его первичного преобразовател  перемещений; на фиг. 5, б - выполнение основных блоков 7, 8 устройства; на фиг. 7- форма сигналов записи и считывани  первичного преобразовател  перемещений при разных способах возбуждени  ультразвуковых волн; на фиг, 8 - график функции Ux р (М).Fig. 1 is a highlight diagram of a device for measuring displacements; in fig. 2-4 are block diagrams of a device for measuring displacements with various implementation of the kinematic scheme of its primary displacement transducer; in fig. 5, b - execution of the main blocks 7, 8 of the device; in fig. 7 shows the waveform for recording and reading the primary displacement transducer for various methods of exciting ultrasonic waves; FIG. 8 is a graph of the function Ux p (M).

Устройство дл  измерени  перемеа;е- ний (фиг. 1) содержит пр молинейный маг- нитострикционный звукопровод 1, закрепленный в акустических демпферах 2, блок 3 считывани  из М неподвижных сосредоточенных элементов считывани  с магнитом смещени , закрепленные на звукопроводе вблизи одного акустического демпфера , формирователь 4 возбуждени  колебаний с магнитом смещени , закрепленный на звукопроводе с возможностью перемещени  между ограничител ми 5 перемещений и кинематически подключенный к объекту перемещени , подсоединенный к выходу усилител  6 записи, формирователь 7 импульсов считывани , генератор 8 сдвоенных импульсов, К-разр д- пый счетчик 9 опроса, логический анализатор 10 кода, D-триггер 11, измерительный генератор 12, счетчик 13 результата , шипу 14 управлени , шину 15 запуска,The device for measuring the displacement; eu (Fig. 1) contains a rectilinear magnetostrictive acoustic duct 1 fixed in acoustic dampers 2, a unit 3 for reading from M stationary concentrated reading elements with a bias magnet fixed on the acoustic duct near one acoustic damper, shaper 4 oscillation excitations with a bias magnet fixed to the suction duct with the possibility of movement between the limit stops 5 of the displacements and kinematically connected to the object of the displacement connected to the output y write silicon 6, read pulse shaper 7, 8 dual pulses generator, K-discharge d counter polling counter 9, 10 code logic analyzer, D-flip-flop 11, measurement generator 12, result counter 13, control spike 14, launch bus 15,

шину 16 запроса, п-шин 17 результата. Выходы счетчика 13 результата подключены к шинам 17 результата, а счетный вход через измерительный генератор 12 подключен к пр мому выходу D-триггера 11. Его инверсный выход подключен к шине 16 запроса, синхровход подключен к выводам блока 3 считывани  через формирователь 7 импульсов считывани , единичный вход соединен с нулевыми входами счетчиков 9, 13 и подключей к шине 15 запуска, а нулевой вход подключен к шине 14 управлени  и соединен с одним входом анализатора 10 кода, его другие К-входы соединены с выходами счетчика 9 опроса, а выход соединен с входом генератора 8 сдвоенных импульсов. Один его выход соединен со счетным входом счетчика 9 опроса, другой подсоединен к входу усилител  6 записи.bus 16 request, p-tires 17 result. The outputs of the result counter 13 are connected to the result buses 17, and the counting input through the measurement generator 12 is connected to the forward output of the D flip-flop 11. Its inverse output is connected to the query bus 16, the synchronous input is connected to the outputs of the readout unit 3 via the read pulse generator 7, single the input is connected to the zero inputs of counters 9, 13 and connected to the start bus 15, and the zero input is connected to the control bus 14 and connected to one input of the code analyzer 10, its other K inputs are connected to the outputs of the polling counter 9, and the output is connected 8 input-pulse generator. One of its output is connected to the counting input of the polling counter 9, the other is connected to the input of the recording amplifier 6.

Кроме того, в устройство дл  измерени In addition, in the device for measuring

перемещений (фиг. 2) введен генератор 18 импульсов, подключенный к счетному входу счетчика 9 опроса и входу усилител  6 записи . Причем блок 3 считывани  выполнен подвижным с возможностью перемещени displacement (Fig. 2), a pulse generator 18 is connected to the counting input of the polling counter 9 and the input of the recording amplifier 6. Moreover, the reading unit 3 is made movable with the possibility of moving

вдоль звукопровода 1 между ограничител ми 5 перемещений и подключен к объекту перемещени , а формирователь 4 возбуждени  колебаний выполнен неподвижным и закреплен на звукопроводе 1 на опорномalong the guide tube 1 between the limiters 5 displacements and connected to the object to be moved, and the driver 4 of oscillation excitation is fixed and fixed on the guide tube 1 on the reference

рассто нии (о от его свободного конца.distance (about from its free end.

Кроме того, в устройство дл  измерени  перемещений (фиг. 3) введен дополнительный формирователь 19 возбуждени  колебаний из (М -1) сосредоточенных элементовIn addition, an additional oscillator 19 from (M -1) lumped elements is introduced into the device for measuring displacements (Fig. 3).

записи с магнитом смещени , закрепленный на звукопроводе 1 на опорном рассто нии от основного формировател  4 возбуждени  колебаний с возможностью перемещени  между ограничител ми 5 перемещений . Их выводы подсоединены к выходам усилител  6 записи.recordings with a bias magnet fixed on the suction line 1 at a reference distance from the main excitation oscillator 4 with the possibility of movement between the limiters 5 displacements. Their outputs are connected to the outputs of the recording amplifier 6.

Кроме того, в устройство дл  измерени  перемещений (фиг. 4) введены распределенна  обмотка 20 возбуждени , неподвижноIn addition, the distributed excitation winding 20 is fixed in the device for measuring displacements (FIG. 4)

закрепленна  на рабочем участке звукопровода 1 между ограничител ми 5 перемещений , и блок 21 из М магнитов смещени , закрепленные на звукопроводе с возможностью перемещени  вдоль обмотки 20 возбуждени  и кинематически подключенные к объекту перемещений. Выводы обмотки 20 возбуждени  подсоединены к выходам усилител  б записи.fixed in the working section of the guide duct 1 between the limiters 5 displacements, and a block 21 of M bias magnets fixed on the core of the tube with the possibility of displacement along the excitation winding 20 and kinematically connected to the object of displacements. The terminals of the excitation winding 20 are connected to the outputs of the recording amplifier b.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Первоначально устройство (фиг. находитс  в заблокированном состо нии. По его шине 14 управлени  выставлен цифровой сигнал Останов, блокирующий входы анализатора 10 кода и удерживающий D-триг- гер 11 в нулевом состо нии, формиру  по шине 16 запроса цифровой сигнал Запрос . При сн тии сигнала Останов устройство переводитс  в режим ожидани  начала цикла преобразовани .Initially, the device (FIG. Is in the locked state. A digital signal is set up via its control bus 14 Stop, blocking the inputs of the code analyzer 10 and holding the D-flip-flop 11 in the zero state, forming a digital signal on the request bus 16. When cleared Signal halts The device is placed on standby for the start of a conversion cycle.

В ответ на сигнал Запрбс пользователь подает по шине 15 запуска цифровой сигнал Запуск, по которому устанавливаютс  в нулевое состо ние счетчики 9, 13 опроса и результата и в единичное состо ние - 0-триггер 11. Переключение D-тригге- ра 11 обозначает начало цикла преобразовани  искомого линейного перемещени  1Х объекта в цифровой код Nx. По его сигналу запускаетс  цифровой измерительный генератор 12, вырабатывающий серию импульсов частоты fo, подсчитываемых счетчиком 13 результата.In response to the Zarbs signal, the user sends a digital signal on the startup bus 15, which triggers the polling and result counters 9, 13 and the 0-flip-flop 11 to the one state. Switching the D-flip-flop 11 indicates the beginning of the cycle converting the desired linear movement of an object to a digital code Nx. On its signal, a digital measuring generator 12 is triggered, generating a series of pulses of the frequency fo, counted by the result counter 13.

Установка в нулевое состо ние счетчика 9 опроса вызывает формирование на выходе анализатора 10 кода статического сигнала , разрешающего запуск генератора 8 сдвоенных импульсов. Генератор 8 производит генерацию пр моугольных видеоимпульсов с частотой ton Unp/li, где Unp - фазова  скорость ультразвуковой (УЗ) волны в звукопроводе; И - рассто ние между М элементами считывани  блока 3 считывани , которые поступают на счетный вход счетчика 9 опроса и подсчитываютс . Количество импульсов не должно превысить числа М используемых элементов считывани  блока 3 считывани . По достижении этой величины NI 2ц М на выходе логического анализатора 10 кода формируетс  сигнал, производ щий блокирование работы генератора 8 сдвоенных импульсов до очередного цикла преобразовани .Setting the polling counter 9 to zero causes a static signal to be generated at the output of the analyzer 10, which allows the generator to start 8 dual pulses. Generator 8 generates rectangular video pulses with a frequency of ton Unp / li, where Unp is the phase velocity of the ultrasonic (US) wave in the acoustic duct; And, the distance between the M readout elements of the readout unit 3, which is fed to the counting input of the interrogation counter 9 and counted. The number of pulses must not exceed the number M of the read elements used in the read block 3. Upon reaching this value NI 2c M, a signal is generated at the output of the logic analyzer 10 of the code that blocks the operation of the generator of 8 dual pulses until the next conversion cycle.

По другому выходу генератора 8 в каждом из М тактоз генерируютс  сдвоенные пр моугольные видеоимпульсы длительности г и со скважностью 0 - 2 (фиг. 76). Они проход т на сигнальный вход усилител  6 записи и преобразуютс  в токовые посылки, возбуждающие формирователь А аозбуждзни  колебаний, наход щийс  в момент опроса на искомом рассто нии 1Х от блока 3 считывани . В результате магнитомехани- ческого преобразовани  под формировзте5 лем 4 в звукопроводе 1 возбуждаетс  сери  из М ультразвуковых волн удвоенной амплитуды (фиг, 76) вследствие суперпозиционного сложени  смежных одинарных полуволн (фиг. 7а). Они проход т по звукопроводу 1 кAt another output of the generator 8, dual rectangular video pulses of duration d and with a duty cycle of 0-2 are generated in each of the M clock, (Fig. 76). They are passed to the signal input of the recording amplifier 6 and are converted into current parcels exciting shaper A due to oscillations that are at the time of the survey at the desired distance 1X from the reading unit 3. As a result of the magnetomechanical transformation, under the shape of the injector 4 in the acoustic duct 1, a series of M ultrasonic waves of double amplitude (Fig. 76) is excited due to the superpositional composition of the adjacent single half-waves (Fig. 7a). They pass through the sound pipe 1 to

0 блоку 3 считывани  за искомое врем  перемещени  Тх Ix/Unp и навод т на выводах М сосредоточенных элементов считывани  аналоговые сигналы считывани  удвоенной амплитуды0 to the readout unit 3 for the required travel time Tx Ix / Unp and the analog signals of double amplitude readout on the leads M of the concentrated read elements

5+Ј х5 + Ј x

Ui.i ki.2Uo.e r ,(1)Ui.i ki.2Uo.e r, (1)

где k 0,8-0.9 - коэффициент пропорциональности;where k 0,8-0.9 - coefficient of proportionality;

Uo - единична  амплитуда сигнала счи- 0 тывани ;Uo is the unit amplitude of the read signal;

ft- коэффициент затухани  УЗ волны в среде звукопровода.ft is the attenuation coefficient of the ultrasonic wave in the medium of the sound duct.

Поступа  на входы формировател  7 импульсов считывани , наведенные сигналы 5 (1) суммируютс  и формируют моноимпульсный сигнал считывани  повышенной амплитудыThe inputs to the driver of the read pulse 7, the induced signals 5 (1) are summed and form a single-pulse read signal of increased amplitude

Ux 2 Ui.r;(2)Ux 2 Ui.r; (2)

0 который преобразуетс  в пр моугольный видеоимпульс считывани  и переключает D- триггер 11 в исходное состо ние. Работа измерительного генератора 12 завершаетс , а на п выходах счетчика 13 результата0, which is converted to a rectangular video read pulse and switches the D-flip-flop 11 to the initial state. The operation of the measuring generator 12 is completed, and on the n outputs of the counter 13, the result

5 выстсзл етс  код искомого перемещени  1х5 shows the search 1x move code

NX Tx.fo NX Tx.fo

VV

npnp

fofo

))

поступающий на шины 17 результата, формиру  сигнал Код перемещени . По шинеarriving at result tires 17, will generate a signal of a movement code. By bus

16 запроса выставл етс  сигнал Запрос и устройство переводитс  в режим ожидани , Далее весь процесс преобразовани  осуществл етс  без изменени .16, the request is set to a request signal and the device is put into standby mode. Then the whole conversion process is carried out without change.

Используемый в устройстве формирователь 7 импульсов считывани  выполнен (фиг. 6) на диодных вентил х 22 и 24 отрицательной и положительной полуволн, диодных ограничител х 23 и 25, резисторе 26, формирующем элементе 27 (триггер Шмитта ). Диоды 22 шунтируют отрицательные полуволны сигналов считывани  на общую шину, которые запирают диоды 23. что приводит к формированию в цепи элементов 25. 26 суммарного сигнала считывани  (2) дл Used in the device, a read pulse shaper 7 is made (Fig. 6) on negative and positive half diode valves 22 and 24, diode limiters 23 and 25, resistor 26, forming element 27 (Schmitt trigger). Diodes 22 shunt the negative half-waves of the readout signals onto the common bus, which block the diodes 23. That leads to the formation in the circuit of the elements 25. 26 the total readout signal (2) for

запуска формирующего элемента 27.start forming element 27.

Генератор 8 сдвоенных имлутьсов выполнен по схеме каскадного соединени  двух управл емых генераторов (фиг. 6). Первый цифровой низкочастотный генераторThe dual-use generator 8 is made according to the scheme of cascade connection of two controlled generators (Fig. 6). The first digital low-frequency generator

выполнен на логическом элементе И-НЕ 28, транзистор32 NPN-проводимости, резисторах 33-35 и конденсаторе 37, генерирует сигналы с частотой f0n - /Топ Unp/h. По его сигналам запускаетс  второй цифровой высокочастотный генератор на логических элементах И-НЕ 29-31, резисторе 36 и конденсаторе 38. Он генерирует сигналы более высокой частоты, равной fi 1/2 гп. Причем длительность импульса сигнала первого генератора равна Ti (3...4)Гп.. что позвол ет формировать по второму выходу генератора 8 сдвоенные импульсы согласно фиг. 76.made on the logical element AND-NOT 28, NPN-transistor32 conductor, resistors 33-35 and capacitor 37, generates signals with frequency f0n - / Top Unp / h. From his signals, a second digital high-frequency oscillator is triggered on the NAND logic gates 29-31, resistor 36 and capacitor 38. It generates signals of a higher frequency equal to fi 1/2 hp. Moreover, the pulse duration of the signal of the first generator is equal to Ti (3 ... 4) Hn. That allows generating, by the second output of the generator 8, dual pulses according to FIG. 76.

Следовательно, применение метода сдвоенных импульсов с использованием блока 3 считываний из М элементов считывани  позвол ет формировать аналоговый сигнал считывани  (2), описываемый линейной зависимостью вида Ux / (М) (пр ма  1 на фиг. 8), и повысить в Ux/Uo раз отношение сигнал/помеха по сравнению с прототипом .Consequently, the application of the dual pulse method using a block of 3 readings from M readout elements makes it possible to form an analogue readout signal (2), described by a linear dependence of the form Ux / (M) (direct 1 in Fig. 8), and increase in Ux / Uo times the signal-to-noise ratio compared to the prototype.

Кинематическую схему первичного преобразовател  «перемещений устройства по фиг. 1 можно несколько упростить, если его звукопровод 1 включить по псевдозамкнутой схеме, формирователь 4 возбуждени  колебаний закрепить на опорном рассто нии 1о от свободного конца звукопровода, а блок 3 считывани  с М сосредоточенными элементами считывани , наоборот, выполнить подвижным и подсоединить к объекту перемещени  (фиг. 2). Такое выполнение кинематической схемы первичного преобразовател  перемещений позвол ет использовать во вторичном преобразователе цифровой генератор 18 импульсов более простой структуры, например, по схеме цифрЪвога генератора 8 сдвоенных импульсов .The kinematic scheme of the primary converter of the “movements of the device of FIG. 1 can be somewhat simplified if its sound pipe 1 is turned on in a pseudo-closed circuit, the excitation generator 4 is fixed at the reference distance 1 ° from the free end of the sound guide, and the reading unit 3 with M lumped reading elements is, on the contrary, movable and connected to the displaced object (Fig 2). Such an embodiment of the kinematic scheme of the primary displacement transducer allows using in the secondary transducer a digital pulse generator 18 of a simpler structure, for example, according to the digital transmitter circuit of the generator 8 dual pulses.

Генератор 18 импульсов вырабатывает серию из (М + 1) пр моугольных видеоимпульсов частоты fon, которые подсчитываютс  счетчиком 9 опроса. Установка формировател  4 на рассто нии lo Н/2 от свободного конца звукопровода 1 позвол ет формировать в его среде зондирующие УЗ волны удвоенной амплитуды (1) аналогично фиг. 76 за счет суперпозиционного сложени  пр мой и отраженной полуволн. Одинарную амплитуду имеет только самый первый в пачке из {М + 1) импульсов.The pulse generator 18 generates a series of (M + 1) rectangular video pulses of the frequency fon, which are counted by the poll counter 9. Installing the former 4 at a distance lo H / 2 from the free end of the suction duct 1 makes it possible to form in its medium probing ultrasonic waves of double amplitude (1), similar to FIG. 76 due to the superpositional addition of a direct and reflected half-wave. Only the very first amplitude in a pack of (M + 1) pulses has a single amplitude.

Возбужденный в звукопроводе 1 пакет из (М + 1) УЗ волн проходит в зону магнито- упругого преобразовани  через искомое врем  Тх и считываетс  блоком 3 считывани , формиру  аналоговый сигнал считывани  увеличенной амплитуды (2). Далее весьThe packet from (M + 1) of the ultrasonic waves excited in the sound pipe 1 passes into the zone of magneto-elastic conversion through the time Tx being sought and is read by the reading unit 3, generating an analog signal of the increased amplitude (2). Further, the whole

процесс преобразовани  сигналов в устройстве по фиг. 1 не отличаетс  от рассмот- ренного. В результате достигаетс  увеличение в 2М раз отношени  сигнал/помеха устройства относительно прототипа (пр ма  1 фиг. 8).The signal conversion process in the device of FIG. 1 does not differ from that considered. As a result, an increase of 2M in the signal-to-interference ratio of the device relative to the prototype is achieved (right 1 of Fig. 8).

Эффективность устройства на фиг. 1, 2 может быть повышена, если в кинематическую схему первичного преобразовател  пе0 ремещений включить дополнительный формирователь 19 возбуждени  колебаний, который совместно с основным формирователем 4 содержит М сосредоточенных элементов записи с магнитом смещени ,The effectiveness of the device in FIG. 1, 2 can be increased if the kinematic scheme of the primary displacement transducer includes an additional oscillator 19, which, together with the main driver 4, contains M lumped recording elements with a bias magnet,

5 установленных на звукопроводе 1 на опорном рассто нии h один относительно другого и включенных параллельных параллельно с учетом пол рности выводов (на фиг. 3 не показано).5 are installed on the core pipe 1 on the reference distance h one relative to the other and connected in parallel in parallel with the polarity of the leads (not shown in Fig. 3).

0 В этом случае генератор 18 импульсов генерирует серию из М пр моугольных видеоимпульсов записи длительности гп. , которые , преобразу сь в токовые посылки усилителем 6 записи, возбуждают в среде0 In this case, the generator 18 pulses generates a series of M rectangular video pulses of recording duration hn. which, when converted to current parcels by amplifier 6 records, excite in the medium

5 звукопровода 1 зондирующие УЗ волны. Их амплитуда с каждым очередным тактом повышаетс  на величину одинарной волны (фиг. 7а) за счет суперпозиционного сложени  полуволн в зонах магнитомеханинеско0 го преобразовани , как показано на фиг. 7в.5 chimney 1 sounding ultrasonic waves. With each successive cycle, their amplitude increases by the magnitude of the single wave (Fig. 7a) due to the superpositional combination of half waves in the magnetomechanical transformation zones, as shown in Fig. 7c.

Возбужденный пакет УЗ волн (фиг. 7в)Excited package of ultrasonic waves (Fig. 7c)

повышенной амплитуды распростран етс increased amplitude spreads

в сторону блока 3 считывани  и через врем in the direction of the block 3 readout and through time

Тх достигает его, считываетс , формиру  ре5 зультирующий сигнал м - 1Tx reaches it, reads, generates a resultant signal m - 1

+ X UM(4) + X UM (4)

i 1i 1

Далее весь процесс преобразовани  сигнад лов выполн етс  без изменени  согласно рассмотренному. При данном способе возбуждени  зондирующих УЗ волн величина выходного напр жени  (4) может достигать значительных величин при соотеетствуга5 щем выборе числа М элементов записи и считывани  в блоках 4, 19 и 3. За счет этого существенно повышаетс  помехоустойчивость устройства относительно прототипа (крива  2 фиг. 8).Further, the whole process of signal conversion is performed without modification, as described above. With this method of exciting ultrasonic sounding waves, the magnitude of the output voltage (4) can reach significant values when the choice of the number M of recording and reading elements in blocks 4, 19 and 3 is appropriate. This increases the noise immunity of the device relative to the prototype (curve 2 of FIG. eight).

0 Кроме того, кинематическую схему первичного преобразовател  перемещений по фиг. 3 можно выполнить по неконтактной схеме, как показано на фиг, 4. В этом случае по всей длине рабочей части звукопровода0 In addition, the kinematic scheme of the primary displacement transducer of FIG. 3 can be performed by non-contact circuit, as shown in FIG. 4. In this case, along the entire length of the working part of the sound duct

5 1 закрепл ют неподвижную распределенную обмотку 20 возбуждени , подсоедин   ее к выводам усилител  б записи. Вдоль обмотки 20 перемещаетс  блок 21 из М однотипных магнитов смещени , установленных на опорном рассто нии Н один5 1, the fixed distributed excitation winding 20 is fixed, connected to the terminals of the recording amplifier b. Along the winding 20, a block 21 of M of the same type bias magnets mounted on the reference distance H is moved.

относительно другого и перемещающихс  между ограничител ми 5 перемещений.relative to the other and moving between the limiters 5 movements.

При подаче в обмотку 30 возбуждени  М токовых импульсных посылок от усилител  6 записи D подмагниченных магнитами участках звукопровода 1 возбуждаютс  зондирующие УЗ волны с трансформированной амплитудой (фиг. 7в). Через искомое врем  перемещени  Тх пакет УЗ волн считываетс  блоком 3 считывани  с формированием ре- зультирующего сигнала считывани  (4). Далее весь процесс преобразовани  сигналов выполн етс  согласно рассмотренному, В результате достигаетс  значительное повышение помехоустойчивости устройства от- носительно прототипа, что подтверждает крива  2 функциональной зависимости Ux -уХМ) по фиг. 8.When current pulse parcels are supplied to the excitation winding M from record amplifier 6, magnetic sections of magnetic conductor 1 magnetized in sections of the acoustic duct 1, amplitude transformed ultrasonic sounding waves are excited (Fig. 7c). After the required time of moving Tx, the package of ultrasonic waves is read by block 3 of reading with the formation of the resultant signal of reading (4). Further, the whole process of signal conversion is performed according to what has been considered. As a result, a significant increase in the noise immunity of the device relative to the prototype is achieved, which confirms curve 2 of the functional dependence Ux – UHM) of FIG. eight.

Применение акустических демпферов 2 в кинематической схеме первичного преоб- разовател  перемещений устройства устран ет образование переотражений УЗ волн о среде магнитострикционного ззукопровода и их накопление, чем обеспечиваетс  выполнение описанного алгоритма работы ус- тройства.The use of acoustic dampers 2 in the kinematic scheme of the device’s primary transducer eliminates the generation of ultrasound waves от reflections on the medium of the magnetostrictive conductor and their accumulation, thus ensuring the implementation of the described algorithm of the device operation.

Таким образом, предложенные подходы возбуждени  и считывани  ультразвуковых волн распростран ютс  на все типы нормальных упругих волн (продольные, кру- тильные), возбуждаемые в магнитострикци- онной среде волноведущего тракта преобразовател , и позвол ют существенно повысить помехоустойчивость преобразовани  относительно прототипа без значительного усложнени  структуры.Thus, the proposed approaches for the excitation and reading of ultrasonic waves extend to all types of normal elastic waves (longitudinal, torsional) excited in the magnetostrictive medium of the wavelength path of the converter, and can significantly increase the noise immunity of the conversion relative to the prototype without significant complication of the structure.

Claims (4)

1. Устройство дл  измерени  перемещений , содержащее магнитострикционный звукопровод, концы которого демпфирова- ны, формирователь возбуждени  колебаний в звуколроводе с магнитом смещени  и блок считывани , содержащий один элемент считывани , установленные на звукопроводе с возможностью их взаимного перемещени , усилитель записи, выход которого соединен1. A device for measuring displacements containing a magnetostriction acoustic conductor, the ends of which are damped, an excitation oscillator in the acoustic conductor with a bias magnet and a readout unit containing one readout element mounted on the acoustic conduit with the possibility of their mutual displacement, a recording amplifier whose output is connected с входом формировател  возбуждени , последовательно соединенные счетчик опроса и измерительный генератор, выход которого подсоединен к входу счетчика результата, отличающеес  тем. что. с целью повышени  помехоустойчивости путем увеличени  амплитуды колебаний в звукопроводе , оно снабжено установленным в блоке считывани , на заданном рассто нии друг от друга, не менее чем одним дополнительным элементом считывани , формирователем импульсов считывани , вход которого соединен с блоком считывани , а выход последовательно соединен с D-триггером. измерительным генератором и счетчиком результата, генератором сдвоенных импульсов , один выход которого соединен с входом формировател  возбуждени  колебаний , другой выход соединен со счетчиком опроса, соединенным с логическим анализатором хода, выход которого соединен с входом генератора сдвоенных импульсов.with the drive driver input, the polling counter connected in series and the measuring generator, the output of which is connected to the input of the result counter characterized in that. what. In order to increase noise immunity by increasing the amplitude of oscillations in the duct, it is equipped with at least one additional element of reading, a read driver, whose input is connected to the reader, and whose output is connected in series with D-trigger. a measuring generator and a result counter, a dual pulse generator, one output of which is connected to the input of an excitation oscillator, another output is connected to a polling counter connected to a logic stroke analyzer, the output of which is connected to the input of a dual pulse generator. 2.Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что в качестве генератора импульсов используетс  генератор сдвоенных импульсов , а формирователь возбуждени  колебаний установлен неподвижно на звукопроводе,2. The device according to claim 1, characterized in that the generator of double pulses is used as a pulse generator, and the oscillator driver is mounted stationary on the conductor, 3.Устройство поп. Ч.отличающее- с   тем, что оно дополнительно снабжено не3. Device pop. C. distinguishing - in that it is additionally equipped not менее чем одним однотипным элементом возбуждени  колебаний, установленным в формирователе возбуждени  на звукопроводе на заданном рассто нии друг от друга, D качестве генератора импульсов используетс  генератор сдвоенных импульсов, а блоксчитывани  установлен неподвижно на звукопроводе. With less than one type of vibration excitation element installed in the excitation generator on the acoustic duct at a given distance from each other, a double pulse generator is used as the pulse generator, and the blocking reading is fixed on the acoustic duct. 4.Устройство поп. 1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что формирователь возбуждени  выполнен а виде распределенной обмотки, неподвижно закрепленной на звукопроводе , и нескольких однотипных магнитов смещени , установленных на заданных рассто ни х друг от друга с возможностью перемещени  вдоль звукопровода.4. Device pop. 1, that is, with the exciter driver made in the form of a distributed winding fixedly mounted on the sound duct and several displacement magnets of the same type mounted at predetermined distances from each other . %% 6Zfr89a6Zfr89a ИМTHEM тгmr 9191 з -iwi ыs епфepf ezwsiiezwsii ФИГ..FIG. Ъ/и0B / i0 GO 501 Ъ 30GO 501 b 30 гонgon ю-10 Иu-10 and
SU904827098A 1990-05-18 1990-05-18 Displacement measuring device SU1758429A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904827098A SU1758429A1 (en) 1990-05-18 1990-05-18 Displacement measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904827098A SU1758429A1 (en) 1990-05-18 1990-05-18 Displacement measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1758429A1 true SU1758429A1 (en) 1992-08-30

Family

ID=21515194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904827098A SU1758429A1 (en) 1990-05-18 1990-05-18 Displacement measuring device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1758429A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1504507,кл. G 01 В 17/00,1989. Авторское свидетельство СССР Мг 1471809, кл. G 01 В 17/00, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4709209A (en) Magnetostrictive vibration wave position detecting apparatus with variable threshold detecting valves
US5196791A (en) Magnetostrictive linear position detector and a dual pole position magnet therefor
US5123286A (en) Electric measuring device for measuring the propagation delay of an electrical signal
US4121155A (en) Position readout device
US5412316A (en) Magnetostrictive linear position detector with axial coil torsional strain transducer
SU1758429A1 (en) Displacement measuring device
US4507762A (en) Method and apparatus for generating monopulse ultrasonic signals
RU2039930C1 (en) Ultrasonic displacement transducer
SU1696845A1 (en) Digital magnetostrictive displacement transducer
RU2213940C1 (en) Ultrasonic level gauge
SU1596459A1 (en) Linear displacement digitizer
SU1765690A1 (en) Ultrasonic displacement transducer
SU1129490A1 (en) Method of touch-free measuring of displacements
RU2039929C1 (en) Ultrasonic displacement transducer
RU2011294C1 (en) Linear displacement ultrasonic converter
RU2006793C1 (en) Ultrasound converter of linear movements
SU368540A1 (en) LIBRARY |
SU1394033A1 (en) Linear displacement transducer
SU600434A1 (en) Gaseous medium thermal-physical parameter monitoring device
RU2031360C1 (en) Ultrasonic converter of linear movements of object
RU2097916C1 (en) Movement-to-code module converter
SU1534308A1 (en) Ultrasonic meter of motion parameters
RU2104482C1 (en) Magnetostrictive converter of movements
SU1272123A1 (en) Interferometer for measuring ultrasound absortion
SU1552002A1 (en) Instrument transducer of linear displacements