SU939937A1 - Оптико-электронное устройство дл измерени линейных перемещений объектов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных перемещений объектов, в частности дл  .измерени  виброперемещений колеб.гаощихс  объектов.

Известно оптико-электронное устройство дл  измерени  линейных перемещений объектов, содержсвдее систему формировани  интерференционных или муаровых полос, линейку фотоприемников , оптически св занную ссистемой формировани  интерференционных или муаровых полос, и блок индикации . Устройство также содержит блок вычислений l.

Недостатком устройства  вл етс  сложность измерени  виброперемещений колеблющихс  объектов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  оптико-электронное устройство дл  измерени  линейных перемещений объектов, содержащее систему формировани  интерференционных или муаровых полос, линейку фотоприемников, оптически св занную с системой формировани  интерференционных или муаровых полос, последовательно соединенные блок пространственной селекциифотоприемников и блок индикации, блок пространственной селекции фотоприемников состоит из коммутатора, сумматора и анализирующего узла, входы сумматора подключены к выходам коммутатора, выход сумматора соединен с входом блока индикации, выходы анализирующего узла св заны с управл ющими входами коммутатора.

10 Блок пространственной селекции фотоприемников также содержит узел частотной селекции 2.

Недостатком устройства  вл етс  ограниченный диапазон измерени 

15 . виброперемещений, св занный с тем, что при измерении вибрюперемещений колеблющихс  объектов информационный сигнал сжимаетс  только с одного из фотоприемииков, у которого среднее

20 значение информационного сигнала соответствует наиболее линейной части передаточной характеристики, св зывающей величину линейного перемещени  интерференционной или муаро25 вой полосы с величиной светового потока , подающего на фотоприемник и  вл ющейс  нелинейной.

Claims (3)

1. Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона изме30 рени  виброперемещений. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено блоком формирователей , входы которого подклю чены к линейке фотоприемников, а выходы соединены с входами блока пространственной селекции фотоприемников , в блоке пространственной селекции фотоприемников анализирующий уаел снабжен дополнительно выходом опорного напр жени , сумматор снабжен дополнительно входом опорно го напр жени , подключенным к выходу опорного напр жени  анализирующего узла, выход сумматора соединен с входом анализирующего узла, а информационные входы коммутатора по ключены к входу блока. Анализирующий узел состоит из соединенных последовательно реверсивного счетчика, дешифратора, коммутатора , дифференцирующего усилител  и компаратора нижнего уровн  выходом соединенного с первым входом реверсивного счетчика, к втором входу которого подключен компаратор верхнего уровн , входом соединенный с дифференцирующим усилителем, исто ник опорного напр жени , подключенны к входу коммутатора, второй выход которого, а также выходы дешифратора  вл ютс  выходами анализирующего уз ла. Блок формирователей содержит нели нейные усилители, входы которых  вл ютс  входами блока формирователей а вЕлходы - выходами этого блока. На фиг,1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг.2 функциональна  схема анализирующего узда. Устройство содержит систему 1 формировани  интерференционных или муаровых полос, например, двухлучево интерферометр, подвижное зеркало которого св зано с объектом, линейку 2 фотоприемников, блок 3 формирователе содержащий нелинейные усилители 4, блок 5 пространственной селекции фотоприемников, состо щий из коммутатора б, сумматора 7, анализирующего узла 8, содержащего (фиг.2) реверсивный счетчик 9, дешифратор 10, коммутатор И, источник 12 опорных напр жений, дифференциальный усилитель 13, компаратор 14 верхнего уров н , компаратор 15 нижнего уровн , блок 16 индикации. Устройство работает следующим образом . При виброперемещени х объекта си тема 1 формирует на линейке 2 фотоприемников перемещающиес  интерфере ционные или муаровые полосы. Рассто  ние между крайними фотоприемниками линейки 2 равно периоду интерференционной или муаровой полосы. Информационные сигналы, снимаемые с фотоприемников линейки, измен ютс  по синусоидальному закону, фаза которых св зана с положением фотоприемника . Сигналы с фотоприемников поступают и блок 3 формирователей, где они усиливаютс  нелинейными усилител ми 4, передаточные характеристики которых выбраны таким образом, чтобы компенсировать нелинейность наиболее линейной части передаточной характеристики, св зывающей величину линейного перемещени  интерференционной или муаровой полосы с величиной светового потока, падающего на фотоприемник линейки 2. Далее информационные сигналы поступают на информационные входы коммутатора б, осуществл ющего подключение одного из фотоприемников линейки 2 к сумматору 7, выходной сигнал с которого поступает в блок 16 индикации . Управление коммутатором б осуществл етс  анализирующим узлом 8, который анализирует величину напр жени , на выходе сумматора 7 и формирует опорные напр жени , поступающие на дополнительный вход сумматора 7. При возвратно-поступательном перемещении интерференционной или муаровой полосы на поверхности фотоприемников линейки 2 на выходах фотоприемников формируютс  синусоидальные сигналы, наиболее линейные части которых последовательно суммируютс  сумматором 7, на выходе которого формируетс  сигнал, близкий к линейно измен ющемус  и амплитуда которого пропорциональна перемещению полосы. Управление коммутатором осуществл етс  анализирующим узлом 8, представл ющим собой след щую систему, подключающую тот или иной фотоприемник линейки 2, в зависимости от характера изменени  напр жени  на выходе сумматора 7, Диапазон анализируемых напр жений узлом 8 св зан с диапазоном перемещени  интерференционной или муаровой полосы и разбит на р д уровней, разность которых св зана с числом фотоприемников линейки 2. Анализ напр жений по максимуму и минимуму значений по сравнению с опорными уровн ми, задаваемыми источником 12 опорных напр жений , осуществл етс  кс 1параторами 14 верхнего уровн  и компаратором 15 нижнего уровн , выходные сигналы с которых поступают на реверсивный счетчик 9, который с помощью дешифратора 10 переключает с помощью коммутатора 6 фотоприемники линейки 2, а с помощью коммутатора 11 источник 12 опорных напр жений. Разность между опорными напр жени ми, поступающими с источника 12 опорных напр жений , н сумматором 7 определ етс  дифференциальным усилителем 13 При включении, например, первого фотоприемника липейки 2 коммутатором б, на вход сумматора 7 от источ ника 12 опорных напр жений через ко мутатор 11 поступает нулевой уровень , а на вход дифференциального усилител  13 через коммутатор 11 уровень Uon. При смещении интерференционной или муаровой полосы вдоль первого фотоприемника линейки 2 на его выходе формируетс  информационный сигнал, который после усилени  нелинейным усилителем 4 возрастает от минимального значени  до уровн  Разностный сигнал, на выходе дифференциального усилител  13 при этом уменьшаетс  от Uon  о величины , близкой к нулю. При дocт жeнии напр жени  на выходе усилител  4 и сумматора 7 величины Uon разностный сигнал на выходе дифференциального усилител  13 станет равным нулю..При этом сра ботает компаратор 15 нижнего уровн , который сформирует сигнал, добавл ющий единицу в реверсивйый счетчик 9. Дешифратор 10 сформирует сигнал, поступающий на коммутатор 6 и включающий второй фотоприемник . Одновременно через коммутатор 11 на дополнительный вход сумматора 7 Приложитс  напр жение UQJ, , а на вход дифференциального усилите л  13 приложитс  напр жение 2Uon На выходе второго фотоприемника при движении интерференцион-ной или муаровой полосы возрастает информационный сигнал , который проходит через усилитель 4 и коммутатор б, суммируетс  по напр жению сумматором 7 с напр жением и поступает на блок 16 индикации, и одновременн на дифференциальный усилитель 13. При равенстве сигнала, снимаемого со второго фотоприемника и опорного UQJ, , суммарное напр жение на выходе сумматора 7 будет таково, что разность напр жений на выходе диффе ренциального усилител  13 достигает нул , срабатывает компаратор 15 ниж него уровн , который добавл ет единицу в реверсивный счетчик 9. Ревер сивный счетчик 9 через дешифратор 1 коммутаторы б и 11 выключает второй фотоприемник, третий фотоприемник, подает на дополнительный вход сумма тора 7 напр жение 2V на вход диффер циального усилител  3Uori и. т.д. Таким образом, при движении инте ференционной или муаровой полосы вд фотоприемников к сумматору 7 послед вательно подключаютс  фотоприемники выходной сигнёш с которых после усилени  усилител ми 4 последовательно суммируютс  сумматором 7 с ступенчато измен ющимс  опорным напр жением. На выходе сумматора формируетс  напр жение, близкое к линейному, амплитуда которого пропорциональна линейному смещению интерференционной или муаровой, полосы . При изменении направлени  перемещени  интерференционной или муаровой полосы, напр жение на выходе сумматора 7 начнет уменьшатьс . При достижении разности напр жений на выходе сумматора 7 и текущего опорного напр жени , приложенного к дифференциальному усилителю 13 равной Upn сработает компаратор 14 верхнет го уровн . -При этом вычитаетс  единица из реверсивного счетчика 9, который через дешифратор 10 и коммутатор 6 измен ет на обратное подключение Фотоприемников линейки 2 и через коммутатор 11 уменьшает опорное ; напр жение на сумматоре 7 и дифференциальном усилителе 13 на величину UQH. При дальнейшем движении интерференционной или муаровой полосы процесс переключени  повтор етс , а на выходе сумматора 7 формируетс  линейно убывающее напр жение. Предлагаемое устройство позвол ет избавитьс  от искажений сигнала, что дает возможность повысить точность и динамический диапазон измерений . Формула изобретени  1. Оптико-электронное устройство дл  измерени  линейных перемещений объектов, содержащее систему формировани  интерференционных или муаровых полос, линейку фотоприемников, оптически св занную с системой формировани  интерференционных или .муаровых полос, последовательно соединенные блок индикации и блок пространственной селекции фотоприемников , который. состоит из кс мутатора , анализирующего узла и сумматора , входы которого подключены к. выходам коммутатора, выход сумматора соединен с входом блока индикации , а выходы анализирующего узла св заны с управл ющими входами коммутатора , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона измерени  виброперемещений, оно снабжено блоком формирователей, входы которого подключены к линейке фотоприемников , а выходы соединены с входами.блока пространственной селекции фотоприемников, в блоке пространственной селекции фотоприемников анализирующий узел снабжен дополнительно выходом опорного напр жени , сумматор снабжен дополнительно входом опорного напр жени , подключенным к выходу опорного напр жени  анализирующего узла, выход :;умматора соединен с входом анализирующего узла, а информационные входы коммутатора подключены к входу блока,
2. 2. Устройство по П.1, о т л и чающеес  тем, что анализирующий узел состоит из соединенных последовательно реверсивного счетчика, дешифратора, коммутатора, дифферен .цирующего усилител  и компаратора нижнего уровн , выходом соединенного с первым входом реверсивного счетчика ,, к второму входу которого подключен компаратор верхнего уровн , входом соединенный с дифференцирующим

   усилителем, источник опорного напр жени , подключенный к входу коммутатора , второй вьосод которого, а также выходы дешифратора  вл ютс  выходами анализирукицего узла.
3. 3. Устройство ПОП.1, отлича -ю щ е е с   тем, что блок формирователей содержит нелинейные усилители , входы которых  вл ютс  входами блока формирователей, а выходы - выходами этого блока.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Фотоэлектрические преобразователи информации. Под. ред. Преснухина Л. М., Машиностроение, 1974, с. 178-187.

   2.Авторское свидетельство СССР по за вке №2893496/28,

   кл. G 01 В 21/00, 11.03.80 (прототип ).

   фигЛ

   .J.

   вж