Преобразователь линейных перемещений
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных и угловых перемещений рабочих органов машин. Преобразователь обеспечивает непрерывное измерение линейных перемещений с дискретностью 1 мкм, а также автоматическую компенсацию теплового расширения шкалы и внутришаговой погрешности. Преобразователь содержит линейку (Л) 1 с двумя параллельными измерительными поверхностями (ИП) 2 и 4. На ИП 2 выполнены прямоугольные площадки с постоянным шагом, кромки которых 3 служат опорными метками для датчиков, измеряющих перемещение, а ИП 4 выполнена гладкой. Индуктивные датчики (ИД) 5 и 6 поочередно измеряют перемещения линейки по меткам 3, а ИД 7 и 8 измеряют воздушный зазор между ИД и ИП линейки. В блоке линеаризации (БЛ) 16 выходные сигналы (ВС) от ИД 5 и 6 преобразуются в непрерывный сигнал пилообразной формы (НС), откорректированный с учетом колебаний величины воздушного зазора, измеренного ИД 7 и 8. В АЦП 22 НС преобразуется в двоичный код, младший разряд которого соответствует перемещению Л на 1 мкм. Блок управления 23 формирует управляющие команды (УК) на переключение пар ИД 5, 7 или ИД 6, 8 через каждые 1000 мкм перемещений Л и УК на БЛ. Информация о количестве пройденных шагов (по 1000 мкм) и долей шага перемещения Л в мкм индицируются на устройство индикации 32. Компенсация погрешностей шкалы обеспечивается путем перекрытия шаговой погрешности рабочим участком ВС ИД 5 и 6. При выполнении Л в форме кольца обеспечивается непрерывное измерение угловых перемещений от 0 до 360o. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах технологического оборудования для бесконтактных измерений линейных и угловых перемещений рабочих органов, а также в контактных измерительных приборах с цифровой индикацией.
Известно устройство для измерения линейных перемещений, содержащее измерительную головку, каркас из магнитного материала, с выполненными в нем щелями или выемками, расположенными на определенном расстоянии одна от другой, и с направляющими элементами на каркасе, служащими для ввода измерительной головки. Недостатком этого устройства является контактная связь измерительной головки с направляющими, что снижает точность измерения из-за трения держателя головки при его перемещении по направляющим. Цель изобретения расширение диапазона измерений и повышение информативности преобразователя. Цель достигается тем, что преобразователь снабжен второй парой индикаторных головок, жестко соединенной с первой, установленной от нее на расстоянии, кратном половине шага нанесенных меток, двумя преобразователями-нормализаторами, соединенными с второй парой индикаторных головок, двумя аналоговыми коммутаторами, входы которых соединены с выходами преобразователей-нормализаторов, блоком линеаризации, выполненным в виде последовательно соединенных сумматора, усилителя, управляемого напряжением, сумматора с масштабным коэффициентом, инвертирующего сумматора, выход первого аналогового коммутатора связан с входом сумматора блока линеаризации, а выход второго аналогового коммутатора с входом сумматора и управляющим входом усилителя блока линеаризации, последовательно соединенными третьим аналоговым коммутатором и аналого-цифровым преобразователем, входы третьего аналогового коммутатора соединены соответственно с выходом сумматора с масштабным коэффициентом и выходом инвертирующего сумматора блока линеаризации, блоком управления, содержащим регистр начального значения, первый цифровой компаратор, цифровой вычитатель, входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход регистра начального значения соединен с входами первого цифрового компаратора и цифрового вычитателя, второй цифровой компаратор, соединенный входами с цифровым вычитателем, регистр числа, выходы которого соединены с входами второго цифрового компаратора, формирователь счетных импульсов, соединенный входами с выходами цифровых компараторов, реверсивный счетчик циклов, соединенный входами управления режимом работы с выходами первого цифрового компаратора и формирователя счетных импульсов, формирователь сигналов, соединенный двумя входами с выходами реверсивного счетчика циклов и выходом с управляющими входами трех аналоговых коммутаторов и устройством индикации, соединенным одной группой входов с выходами цифрового вычитателя, а второй группой входов с информационным выходом реверсивного счетчика блока управления. Для измерения угловых перемещений измерительная линейка выполнена в форме кольца, а метки расположены на наружной кольцевой поверхности. На фиг. 1 изображена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - схема преобразования сигналов; на фиг. 3 схема управления работой аналоговых коммутаторов. Преобразователь линейных перемещений (фиг. 1) содержит измерительную линейку 1 с двумя параллельными рабочими поверхностями, на одной из которых 2 выполнены метки 3, а вторая поверхность 4 выполнена гладкой, индуктивные датчики 5 и 6 поочередно взаимодействующие с метками 3 и служащие для преобразования перемещений линейки 1 в электрический сигнал, индуктивные датчики 7 и 8 взаимодействующие с поверхностью 4 и служащие для преобразования отклонения величины рабочего зазора от номинального в электрический сигнал, корпус 9 в котором попарно установлены датчики 5, 7, 8, 9 с расстоянием между парами, кратном половине шага нанесенных меток, преобразователи-нормализаторы сигналов 10 13, аналоговые коммутаторы 14 и 15, блок линеаризации 16, служащий для коррекции сигналов от датчиков 5 и 6 в случае отклонения величины рабочего зазора от номинального, содержащий последовательно соединенные аналоговый сумматор 17, аналоговый усилитель 18, с коэффициентом усиления управляемым напряжением, аналоговый сумматор 19 с масштабным коэффициентом и аналоговый инвертирующий сумматор 20, аналоговый коммутатор 21, аналого-цифровой преобразователь 22, блок управления 23, служащий ля формирования команд на попарное подключение датчиков 5 8 к блоку линеаризации 16 и линеаризованных сигналов к аналого-цифровому преобразователю 22, содержащий регистр начального значения 24, первый цифровой компаратор 25, цифровой вычитатель 26, второй цифровой компаратор 27, регистр числа 28, формирователь счетных импульсов 29, реверсивный счетчик циклов 30, формирователь сигналов 31 и устройство индикации 32. Преобразователь работает следующим образом. Линейку 1 закрепляют на подвижной части контролируемого объекта, а корпус 9 с датчиками 5 8 на неподвижной (части контролируемого объекта на фиг.1 условно не показаны). Датчики 5 8 устанавливают с номинальным рабочим зазором относительно поверхностей 2 и 4. При этом выходные сигналы (напряжение) преобразователей-нормализаторов равны нулю и на табло устройства индикации 32 устанавливаются нулевые показания. При перемещении контролируемого объекта с линейкой 1 относительно датчиков 5 8, установленных с номинальным рабочим зазором, величина выходного сигнала U1 от датчика 5 (фиг. 2а) будет изменяться пропорционально перемещению ближайшей к нему метки, а выходной сигнал от датчика 7 будет равен нулю. При отклонении величины зазора между датчиком 5 и поверхностью 2 от номинального значения, например, вследствие погрешностей монтажа, в цепи датчика 5 появляется сигнал помехи





Формула изобретения
1. Преобразователь линейных перемещений, содержащий измерительную линейку с двумя рабочими поверхностями, на одной из которых нанесены метки, а вторая выполнена гладкой, две индикаторных головки, жестко скрепленные между собой, установленные с возможностью взаимодействия с соответствующими рабочими поверхностями, и блок обработки, включающий преобразователи-нормализаторы сигналов, связанные с индикаторными головками, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения информативности, преобразователь снабжен второй парой индикаторных головок, жестко соединенной с первой парой, установленной от нее на расстоянии, кратном половине шага нанесенных меток, двумя преобразователями-нормализаторами, соединенными с второй парой индикаторных головок, двумя аналоговыми коммутаторами, входы которых соединены с выходами преобразователей нормализаторов, блоком линеаризации, выполненным в виде последовательно соединенных сумматора, усилителя, управляемого напряжением, сумматора с масштабным коэффициентом, инвертирующего сумматора, выход первого аналогового коммутатора связан с входом сумматора блока линеаризации, а выход второго аналогового коммутатора связан с входом сумматора и управляющим входом усилителя блока линеаризации, последовательно соединенными третьим аналоговым коммутатором и аналого-цифровым преобразователем, входы третьего аналогового коммутатора соединены соответственно с выходом сумматора с масштабным коэффициентом и выходом инвертирующего сумматора блока линеаризации, блоком управления, содержащим регистр начального значения, первый цифровой компаратор, цифровой вычитатель, входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход регистра начального значения соединен с входами первого цифрового компаратора и цифрового вычитателя, второй цифровой компаратор, соединенный входами с цифровым вычитателем, регистр числа, выходы которого соединены с входами второго цифрового компаратора, формирователь счетных импульсов, соединенный входами с выходами цифровых компараторов, реверсивный счетчик циклов, соединенный входами управления режимом работы с выходами первого цифрового компаратора и формирователя счетных импульсов, формирователь сигналов, соединенный двумя входами с выходами реверсивного счетчика циклов и выходом с управляющими входами трех аналоговых коммутаторов и устройством индикации, соединенным одной группой входов с выходами цифрового вычитателя, а второй группой входов с информационным выходом реверсивного счетчика блока управления. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения угловых перемещений, измерительная линейка выполнена в форме кольца, а метки расположены на наружной кольцевой поверхности.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3