Устройство для измерения линейных перемещений

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150980 (21) 2982310/18-28 (51) М. КП.

G 01 В 7/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 317. 39:

:531.717 (088.8) Опубликовано 07.05.82. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 07 ° 05 ° 82 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕИНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям перемещений, деформаций и т.п. и может использоваться в технике автоматического контроля и регулирования.

Известно устройство для измерения линейных перемещений, содержащее измерительный и опорный автогенераторы, первый и второй смесители, усилитель низкой частоты, олосовой фильтр, перестраиваемый автогенератор и индикатор (1).

Недостатком устройства является недостаточно высокая точность измерений, обусловленная зависимостью частоты измерительного автогенератора от выходного параметра датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения линейных перемещений, содержащее измерительный датчик, измерительный и опорный автогенераторы, четыре управляемых ключа, четыре счетчика импульсов, два дешифратора, элемент совпадения кодов, блок вычитания, индикатор, блок управления, выходы первого, второго и третьего управляемых ключей соединены с входами соответственно первого, второго и третьего счетчиков импульсов, выход четвертого управляемого ключа связан через последовательно соединенные блок вычитания, четвертый счетчик импульсов и второй дешифратор с индикатором, выход первого счетчика импульсов соединен с входом первого дешифратора, выходы второго и третьего счетчиков импульсов подключены к первому и второму входам элемента совпадения кодов, выход которого сое. динен с первым входом блока управления, связанного первым выходом с управляющими входами второго и четвертого управляемых ключей, вторым выходом с управляющими входами первого и третьего управляемых клю20 чей (2) °

Недостатком устройства является также недостаточная точность измерений, обусловленная параэитными уходами частот автогенераторов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено калибровочным датчиком, идентичным измерительному датчику с установлен30 ным неподвижно плунжером, переклю976523 чателем, управляемым коммутатором, пятым, шестым и седьмым упранляемыми ключами, пятым счетчиком, вторым элементом совпадения кодов, триггером, выходы измерительного и калибровочного датчиков соединены с первым и вторым входами переключателя, выход которого подключен к входу измерительного автогенератора, выходы измерительного и опорного автогенераторов соединены с первым и вто-(0 рым входами управляемого коммутатора, перный выход которого связан с входами первого и второго управляемых ключей, второй выход с входами третьего и четвертого управляемых ключей, f5 выход четвертого управляемого ключа через пятый управляемый ключ и пятый счетчик импульсов соединен с первым входом нторого элемента совпадения кодов, второй вход которого подключен20 к выходу первого счетчика, выход соединен с входом шестого управляемого ключа, выход первого дешифратора соединен с входом седьмого управляемого ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу триггера, соединенного входом с выходом первого элемента совпадения кодов, нторым выходом связанного с управляющими входами пятого, шестого управляемых ключей, переключателя и управляемого коммутатора, а выходы шестого и седьмого управляемых ключей соединены с вторым входом блока управления.

На чертеже представлена блок-схема устройства. .Устройство содержит идентичные измерительный и калибровочный датчики 1 и 2, переключатель 3, измери- 40 тельный и опорный автогенераторы 4 и

5, управляемый коммутатор б, блок 7 управления, управляемые ключи 8 — 14, счетчики 15 — 19 импульсов, элементы 20 и 21 совпадения кодов, дешиф- 45 раторы 22 и 23, блок 24 вычитания, индикатор 25 и триггер 26.

Выходы измерительного,и калибровочного датчиков соединены с перным и вторым входами переключателя 3, выход которого подключен к входу измерительного автогенератора 4. Выходы измерительного 4 и опорного 5 автогенераторон соединены с первым и вторым входами управляемого коммутатора 6, первый выход которого подкЛючен к входам управляемых ключей

8 и 9, а второй — к нходам управляемых ключей 10 и 11. Выход управляемого ключа 8 соединен со входом счетчика 15 импульсов, выход управляемого ключа 10 — с входом счетчика 17 импульсов, выход управляемого ключа

9 — с входом счетчика 16 импульсов, а выход управляемого ключа 11 подключен к входу управляемого ключа 12 65 (Lf+ 1)

L2C> где L„C — параметры контура измерительного автогенератора 4; параметры контура опорного автогенератора 5; приращение индуктивности контура измерительного антогенератора 4, обусланливающее разность частот автогенераторон

4 и 5; индуктивность калибровочного датчика 2; целое число периодов частоты измерительного автогенератора 4, которое является коэффициентом преобразования измеряемой величины в число импульсов и выбирается из соотношения:

Lð Cp— ь|, L +bL

1 — 1

У r xylo (2) и к входу блока 24 вычитания. Выход управляемого ключа 12 через счетчик

19 импульсов соединен с первым входом элемента 21 совпадения кодов, выход которого подключен к входу управляемого ключа 13. Выход счетчика 15 импульсов соединен с вторым входом элемента 21 совпадения кодов и с входом дешифратора 22, выход которого подключен к входу управляемого ключа 14. Выходы управляемых ключей 13 и 14 соединены со нторым входом блока 7 управления, первый выход которого связан с управляющими входами управляемых ключей 9 и

11, а второй выход — c управляющими входами управляемых ключей 8 и 10.

Выходы счетчиков 16 и 17 импульсов соединены с первым и вторым входами элемента 20 совпадения кодов, выход которого подключен к входу триггера

26 и к первому входу блока 7 управления. Первый выход триггера 26 соединен с управляющим входом управляемого ключа 14, а второй выход триггера 26 с управляющими входами переключателя 3, управляемого коммутатора б и управляемых ключей 12 и 13.

Выход блока 24 вычитания соединен через счетчик 18 импульсов и дешифратор 23 с входом индикатора 25. Калибровочный датчик 2 установлен с неподвижно закрепленным плунжером.

Устройство работает следующим образом.

Выбирают частоту опорного антогенератора 5 больше частоты измерительного автогенератора 4.

В дешифраторе 22 устанавливают число

926523 (7) (3) т, Т . (9) 65 где о — погрешность дискретности измерения; чувствительность измерительного датчика 1; х„, — номинальное .значение измеряемого перемещения.

При включении устройства калибровочный датчик 2 через переключатель 3 подключают к измерительному автогенератору 4. Импульсы с измерительного автогенератора 4 через уп-10 равляемый коммутатор б и управляемый .ключ 10 поступают на вход счетчика

17 импульсов, а импульсы с опорного генератора 5 через управляемый коммутатор б и управляемый ключ 8 на вход счетчика 15 импульсов. При достижении счетчиком 15 импульсов числа

N с выхода дешифратора 22 через открытый управляемый ключ 14 поступает сигнал на второй вход блока

7 управления, который выдает в свою очередь команду на остановку счетчиков 15 и 17 и на открывание управляемых ключей 9 и 11. При этом заканчивается формирование первого временного интервала

Т»=Ы, ° Т а где Т вЂ” период частоты опорного артогенератора 5.

За время т„„ число импульсов, 30 сосчитанное счетчиком 17 импульсов, периодов частоты измерительного автогенератора 4 равно (4) 35 К где Т„„ — период частоты измерительного автогенератора 4 при подключенном калибровочном датчике 2.

При открытых управляемых ключах

9 и 11 импульсы от опорного автогенератора 5 через управляемый ключ 9 поступают в счетчик 16 импульсов, а импульсы от измерительного автогенератора 4 через управляемые ключи 11 45 и 12 поступают в счетчик 19 импульсов. При достижении счетчиком 16 импульсов числа, записанного в счетчике 17 импульсов (N „ ), срабатывает элемент 20 совпадения кодов, при этом50 заканчивается формирование второго временного интервала Як = Ыг» Тъ (5)

За время Т число импульсов, сосчи- . танное счетчиком 19 импульсов, пе . риодов частоты измерительного автогенератора 4 равно

N1» Т (б) .где N, — скорректированное число

NL с учетом взаимного па- 60 раэитного ухода частот измерительного и опорного автогенератора 4 и 5, вызываемого нестабильностью элементов их схем.

Или с учетом (3), (4) (5)

Т

Т1с

Выходной сигнал элемента 20 совпадения кодов поступает на вход триггера 26 и первый вход блока 7 управления. По команде блока 7 управления закрываются управляемые ключи

9 и 11 и открываются управляемые ключи 8 и 10. Выходные сигналы триггера 26 открывают управляемый ключ

13, закрывают управляемые ключи 12 и 14, а также отключают,с помощью переключателя 3 калибровочный датчик 2 от измерительного автогенератора 4 и подключают к нему измерительный датчик 1 и производят перекоммутацию каналов измерительного и опорного автогенераторов 4 и 5 посредством управляемого коммутатора б, при этом счетчики 15 — 17 импульсов сбрасываются в нуль .

При подключении к измерительному автогенератору 4 через переключатель

3 измерительного датчика 1 импульсы с автогенератора 4 поступают через управляемый коммутатор 6 и управляемый ключ 8 на вход счетчика 15 импульсов, а импульсы с опорного генератора 5 через управляемый коммута тор б и управляемый ключ 9 поступают на вход счетчика 17 импульсов. При достижении счетчиком 15 импульсов числа сосчитанного счетчиком 19, элементом 21 совпадения кодов выдается сигнал через управляемый ключ

13 на второй вход блока 7 управления, который в свою очередь выдает команду на остановку счетчиков 15 и

17 и на открывание управляемых ключей 9 и 11. При этом заканчивается формирование третьего временного интервала

3 -» !н (8) где T — период частоты измерительного автогенератора 4 при подключенном измерительноМ датчике 1.

3а время Eз .число импульсов, сосчитанное счетчиком 17 импульсов, периодов частоты опорного автогенератора 5

Через управляемый ключ 9 импульсы от измерительного автогенератора 4 поступают на вход счетчика

16 импульсов до совпадения с числом импульсов, записываемым в счетчике

17 импульсов, а именно N „, а через управляемый ключ 11 импульсы от опорного автогенератора 4 поступают на вход блока 24 вычитания. При совпадении числа импульсов в счетчиках

16 и 17 срабатывает элемент 20 совпадения кодов. При этом заканчива-

926523 ется формирование четвертого нременного интервала („, (10)

При заполнении этого временного интервала импульсами от опорного автогенератора 5 получается число импульсон

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее измерительный датчик, измерительный и опорный автогенераторы, четыре управляемых ключа, четыре счетчика импульсов, два дешифратора, элемент совпадения кодов, блок вычитания, индикатор, блок управления, выходы первого, второго и третьего управляемых ключей соединены с входами соответственно п9рвого, второго и третьего счетчик@в импульсов, выход четвертого управляемого ключа связан через последовательно соединенные блок вычитания, четвертый счетчик импульсов и второй дешифратор с индикатором,выили с учетом {8), (9), (10), 10

Т н

Иъч Në Т т 1

12) которое подается на вход блока 24 вычитания, где происходит вычитание t5 из него ранее введенного числа N, соответствующего числу периодов частоты опорного автогенератора 5 до начала измерения при подключенном измерительном датчике 1.

Полученное при этом число

Nx = 1 ьн (б (13), пропорционально измеряемому перемещению, подсчитынается с учетом знака счетчиком 18 импульсон, преобразуется в десятичный код дешифратором 23 и фиксируется индикатором 25.

Таким образом, перед каждым измерением вместо измерительного датчика 1 на вход устройства подключают калибровочный датчик 2 с неподвижным плунжером и приводят измерение коэффициента преобразования, учитывающего взаимный паразитный уход частот опорного и измерительного автогенераторов. После подключения измерительного датчика 1 преобразование измеряемой величины в число им-. пульсов производят с новым полученным значением коэффициента преобразования (N„„ ) ïîè этом осуществляет- 40 ся коррекция результата измерения в вице автогенераторов 4 и 5. ход первого счетчика импульсов соединен с входом первого дешифратора, ныходы второго и третьего счетчиков импульсов подключены к первому и второму входам элемента совпадения кодов, выход которого соединен с первым входом блока управления, связанного первым выходом с управляющими входами второго и четвертого управляемых ключей, вторым выходом с управляющими входами первого и третьего управляемых ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено калибровочным датчиком, идентичным измерительному датчику с установленным неподвижно плунжером, переключателем, управляемым коммутатором, пятым, шестым и седьмым управляемыми ключами, пятым счетчиком, вторым элементом совпадения кодов, триггером, выходы измерительного и калибровочного датчиков соединены с первым и вторым входами переключателя, выход которого подключен к, входу измерительного автогенератора, выходы измерительного и опорного автогенераторов соединены с первым и вторым входами управляемого коммутатора, первый выход которого связан с входами первого и второго управляемых ключей, второй выход — с входами третьего и четвертого управляемых ключей, выход четвертого управляемого ключа через пятый управляемый ключ и пятый счетчик импуль— сов соединены с первым входом второго элемента совпадения кодов, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, выход соединен с входом шестого управляемого ключа, выход первого дешифратора соединен с входом седьмого управляемого ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу триггера, соединенного входом с выходом первого элемента совпадения кодов, вторым выходом связанного с управляющими входами пятого, шестого управляемых ключей, переключателя и управляемого коммутатора, а выходы шестого и седьмого управляемых ключей соединены с вторым входом блока управления.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Яшин A.À. Измерение текущих и средних толшин тонких проводящих пленок бесконтактным емкостным методом . †Измерительная техника, 1972 Р4.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2б20847/18-28, кл. G 01 В 7/00, 1978 (прототип).

926523

Составитель Ю.Петраковский

Редактор Е.Лушникова Техред А. Ач Корректор-А. Ференц

Заказ 2954/35 Тираж б14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4