SU673856A1 - Способ определени координаты тела - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТЫ ТЕЛА

1

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано дл  измерени  небольших длин пр молинейного пути, пройденного телом. Данный способ измерени  может найти широкое применение в технике контрол  уровней жидкости в резервуарах с затрудненным доступом в их внутреннюю полость.

Известен способ определени  положени  тела q укрепленным на нем магнитом, основанный на применении магнитного электрического преобразовател , перемеш:аемого с помощью след ш,ей системы 1.

Недостатком данного способа  вл етс  невысока  точность измерени , обусловленна  тем, что при большом рассогласовании между магнитом тела и преобразователем требуетс  длительный поиск.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ определени  координаты тела, заключающийс  в том, что при движении тела и укрепленного с ним магнита вдоль магнитной проволоки в последней возникают скачки Баркгаузена, которые фиксируютс  счетчиком: от 257D до 2573 скачка на каждый сантиметр длины

проволоки независимо от направлени  движени  тела. По числу зарегистрированных скачков суд т о рассто нии, пройденном телом 2.

Данный способ имеет существенные недостатки . Им нельз  измер ть непосредственно в любой момент времени положение поко щегос  тела. С помощью этого способа можно измер ть только изменение положени  тела (изменение координаты его). При изменении направлени  движени  тела возникает больша  погрешность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

Это достигаетс  тем, что по предлагаемому способу полем магнита, св занного с телом, создают в проволоке зародыш перемагничивани , возбуждают одиночный скачок Баркгаузена, состо ший в непрерывном перемещении междоменной границы от кра  зародыша до фиксированной точки отсчета на проволоке, измер ют врем  перемещени  и по времени определ ют координату тела.

На фиг. 1 показано взаимодействие магнита с проволокой; на фиг. 2 - схема установки, реализующей данный способ;

на фиг. 3 - график напр женности магнитного пол .

Суть способа состоит в том, что в туго нат нутой намагниченной проволоке I длиною в Г-2 м создаетс  зародыш перемагничивани  на небольшом участке, а затем, перемагничива  проволоку 1, получают большой скачок Баркгаузена, состо ш,ий в непрерывном движении в проволоке одной междоменной границы. Зародыш можно создать, например, полем небольшого магнита 2, напр женность которого направлена против напр женности - Я, намагничиваюшей всю проволоку 1 (см. фиг. 1). При изменении напр женности - Н до какого-то значени  + М, в области зародыша возникает поле старта Wg h + Я|, при котором междоменна  граница, например, Aui (см. фиг. 1) начнет свое движение от кра  зародыша в конец проволоки. Так реализуетс  одиночный скачок Баркгаузена.

Способ измерени  координаты X тела с помошью одиночного скачка Баркгаузена можно осуш.ествить, например, на основе принципиальной схемы установки, представленной на фиг. 2. Телом  вл етс  магнит (N - 5)2. Задача состоит в определении координаты магнита (N-S) относительно небольшой индукционной катушкии -Ь - соленоид, провод которого намотан на пермаллоевую проволоку 1 по всей ее длине, 3 - пружина, нат гиваюш,а  проволоку с силой 9 ч- 10 Я. Магнит 2 можно перемещать по направл ющей 4, расположенной вблизи и параллельно проволоке 1. Форма магнита (N-S) - небольшой цилиндр, длина которого много меньше длины проволоки . Цилиндр намагничен вдоль оси. Магнитные полюсы N и S расположены в области оснований цилиндра. Конфигураци  магнита относительно проволоки состоит в параллельности образующей цилиндра проволоке. Это обеспечивает направл юща  4. Проволока намагничиваетс  одинаково по всей длине полем соленоида LI . Поле магнита 2(N - S) намагничивает небольщой участок проволоки , вблизи которого он расположен (силовые линии замыкаютс  через этот участок). Если поле, создаваемое магнитом на участке проволоки , направлено против пол и , то в проволоке 1 вблизи магнита 2 возникает зародыш перемагнйчивани .

На фиг. 1 представлена схема зародыша перемагнйчивани .

Я - напр женность пол  в L j, Ь - напр женность пол  магнита в области участка проволоки Ду, AJI и Дуг - области междоменных границ, Д у - область зародыша .

При изменении - Я до некоторого значени  + Я, обеспечивающего в сумме сЬ поле старта Н Н возникает  вление движени  междоменных границ (большой

скачок Баркгаузена). смещаетс  в сторону (суд  по фиг. 1, вправо). Дуг, - в противоположную сторону. Как трлько граница Ду1 достигнет съемной катушкиЬг, в ней возникнет ЭДС индукции. Если зафиксировать момент времени по влени  вЬг электрического сигнала S, который обозначим tfi, и момент времени начала движени  границы1о, то можно определить врем  -t движени  границы на участке ХЛ . Находим X:

.±,

где V - скорость движени  границы. Из многих опытов известно, что V различна на различных участках проволоки, V V(A).

В св зи с этим дл  данной проволоки,  вл ющейс  основным измерительным элементом координаты X, необходимо осуществить градуировку, состо щую в изучении зависимости A(t). Зна  график X(t), можно определить по нему любое значение X, измерив дл  него t . Измерение величины t можно осуществить с помощью блок-схемы, представленной на фиг. 2, где 5 - низкочастотный генератор разнопол рных пр моугольных импульсов, 6 - усилитель, 7 - частотомер, 8 - блок питани . Частота генератора 5 беретс  такой, чтобы длительность каждого генерируемого импульса (1/2) Г была больше, чем максимальное врем  движени  междоменной границы.

Примем направление h за положительное.

Тогда при отрицательном импульсе генератора в соленоиде L( получим поле с напр женностью -Н, направленное против h. При переключении отрицательного импульса на положительный произойдет изменение скачком -Я на + Я, и при каком-то Н получим поле старта Н, обеспечивающее начало движени  границы Ьу в момент времени±с (см. фиг. 3). В этот же момент времени to t3 с помощью фронта (1 -2) положительного импульса происходит запуск счета импульсов на частотомере, который генерирует свои импульсы и показывает их число m на световом табло. Выключение счета импульсов частотомера осуществл етс  в момент BpeMeHHtj. За врем  t t -to

получим

m nt

где n - число импульсов, генерируемых частотомером в единицу времени (величина, известна  дл  данного частотомера);

1 - число импульсов, полученных

на частотомере за интервал времени.

t .

Устанавлива  различие положени  магнита относительно кра  катушки Lj. и измер   дл  них А и t , можно получить градуировочный график Х(±.). Дл  измерени  положени  какого-либо тела, смещающегос  пр молинейно, необходимо его жестко св зать с магнитом (N-S), а проволоку расположить параллельно пути этого тела, сохран   при движении тела указанную выше взаимную конфигурацию магнита (N-S) и проволоки. Каждое измеренное значение X в этом случае определ ет положение тела относительно заданной точки.

Дл  измерени  уровн  жидкости с помощью представленного способа, необходимо магнит (М-S) жестко св зать с поплавком, а проволоку в соленоиде L i расположить вертикально в данной жидкости так, чтобы поплавок при смещении своем вверх или вниз вместе с уровнем жидкости перемещал бы магнит, сохран   его неизменную конфигурацию относительно проволоки. Тогда положение магнита будет определ тьс  положением поплавка, а измеренное значение координаты X магнита будет однозначно соответствовать данному уровню жидкости.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 283620, кл. G 01 F 23/12, 1969.

2.Авторское свидетельство № 290178, кл. G 01 F 23/26, 1969.