АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно, к средствам измерения перемещений объектов контроля.
Известен акустический преобразователь линейных перемещений (Боднер В.А., Алферов А.В. Измерительные приборы М.: Издательство стандартов, 1986, с 100), содержащий акустический излучатель, подключенный к генератору электрических колебаний, приемник акустических колебаний, усилитель сигнала приемника и аппаратуру для измерения интервалов времени. Измерение линейных перемещений объекта осуществляется по интервалу времени распространения акустического колебания между источником и приемником.
Недостатком данного акустического преобразователя линейных перемещений является необходимость закрепления излучателя или приемника на объекте контроля.
Наиболее близким по технической сущности является акустический преобразователь линейных перемещений (Агейкин Д.И. и другие. Датчики контроля и регулирования М.: Машиностроение 1965, с 248), содержащий источник акустических колебаний, подключенный к электронному устройству формирования и обработки электрических сигналов. Измерение линейных перемещений объекта контроля осуществляется по интервалу времени, за которое акустические колебания распространяются от источника акустических колебаний к объекту контроля, отражаются от его поверхности и достигают приемника.
Недостатком такого акустического преобразователя линейных перемещений является частотный выходной сигнал, для ввода которого в систему управления необходим дополнительный преобразователь.
Задачей предлагаемой модели является упрощение ввода сигнала измерительной информации в систему автоматического управления.
Технический результат - создание простого акустического преобразователя линейных перемещений с аналоговым выходным сигналом.
Технический результат достигается тем, что акустический преобразователь линейных перемещений, содержащий источник акустических колебаний, подключенный к электронному устройству формирования и обработки электрических сигналов, в соответствии с полезной моделью, дополнительно содержит стабилизатор расхода газа, проточный волновод с открытыми торцами, причем источник акустических колебаний размещен в одном торце волновода, второй торец волновода обращен в сторону объекта контроля, а ось волновода перпендикулярна плоскости этого объекта, при этом волновод дополнительно содержит штуцер, размещенный рядом с источником акустических колебаний, и соединенный с выходом стабилизатора расхода газа через переменное сопротивление, кроме того, устройство формирования и обработки электрических сигналов содержит генератор электрических колебаний, подключенный к источнику акустических колебаний через резистор, и усилитель, вход которого подключен к резистору, а выход - к микроконтроллеру.
Такая конструкция акустического преобразователя линейных перемещений обеспечивает возможность получения измерительной информации о линейных перемещениях объекта контроля в аналоговой форме за счет возникновения на участке между перемещающейся плоскостью объекта контроля и источника акустических колебаний стоячей акустической волны и изменения тока в цепи, происходящего при перемещении объекта контроля относительно торца трубки, обращенного в сторону этого объекта.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема акустического преобразователя линейных перемещений показана на фиг.1. Акустический преобразователь линейных перемещений, содержит источник акустических колебаний 1, подключенный к электронному устройству формирования и обработки электрических сигналов 2, стабилизатор расхода газа 3, проточный волновод 4 с открытыми торцами 5 и 6, причем источник акустических колебаний размещен в одном торце волновода, второй торец волновода обращен в сторону объекта контроля 7, а ось волновода перпендикулярна плоскости этого объекта, при этом волновод дополнительно содержит штуцер 8, размещенный рядом с источником акустических колебаний, и соединенный с выходом стабилизатора расхода газа через переменное сопротивление 9, кроме того, устройство формирования и обработки электрических сигналов содержит генератор электрических колебаний 10, подключенный к источнику акустических колебаний через резистор 11, и усилитель 12, вход которого подключен к резистору, а выход - к микроконтроллеру 13.
Работа акустического преобразователя линейных перемещений осуществляется следующим образом.
В волновод 4 через стабилизатор расхода газа 3, переменное пневматическое сопротивление 9 и штуцер 8 подают газ-носитель. Поток газа покидает волновод через открытый торец 6. С помощью источника акустических колебаний 1, к которому поступают от генератора 10 электрические гармонические колебания, при соответствующем выборе частоты колебаний, в волноводе возникает акустическая стоячая волна. При этом в цепи, соединяющей источник акустических колебаний и генератор, протекает переменный ток. Когда расстояние между преобразователем и объектом контроля 7 находится в рабочем диапазоне расстояний преобразователя, из-за изменения акустического сопротивления газа, заполняющего волновод, изменяется режим стоячей волны в волноводе, что приводит к изменению тока в цепи. Полученный сигнал, через усилитель 12 поступает на вход микроконтроллера 13, на выходе которого формируется измерительная информация о значении линейного перемещения объекта контроля.
Опытным путем установлено, что сигнал зависит от расстояния между акустическим преобразователем линейных перемещений и объектом контроля.
Преимуществом предлагаемого технического решения являются:
- простота конструкции;
- аналоговый выходной сигнал;
- низкая стоимость.
Предлагаемый акустический преобразователь линейных перемещений может быть реализован на базе стандартного источника колебаний, генератора и широко распространенных электронных элементов.
Акустический преобразователь линейных перемещений может найти применение для измерения перемещения объектов контроля.