Устройство для измерения перемещений объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее источник излучения в виде электронной пушки с электронно-оптической системой , блок развертки, соединенный с последней, два приемника излучения в виде сихгтем коллекторов., жёстко связываемых с исследуемым объектом, и систему обработки и регистрации сигнала, включающую основной смеситель, коммутатор, генератор опорной частоты, блок измерения частоты и блок регистрации, соединенный с последним, отличающееся тем, что, с целью обеспечения измерения угловых перемещений , оно снабжено дополнительным смесителем, умножителем частоты и частотомером, основной смеситель, коммутатор и блок измерения частоты соединены последовательно, генератор опорной частоты подключен к умножителю частоты и дополнительному сме- jg сителю, второй вход .последнех о соединен с вторым выходом коммутатора, гЛ выход - с частотомером, а системы i коллекторов расположены в плоскостях параллельных одна другой.

CO}03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1 ?4? А (1% (11) 3(59 G 01 В 7 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3366119/18-.28 (22) 14.12.81 (46.) 23.04.83. Бюл. 9 15 (72) Е.В.Арменскнй, В.Н.Азаров, Е.A.Грачев и В.Н.Ткшагин .(71) Московский институт электронного машиностроения (53) 531.7 (088.8) (56). 1.. Орнатский П.П. Автоматические.измерения и приборы. Киев, "Вища школа", с .353-358.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3215471/28, кл. G 01 В 7/02, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее источник излучения в виде электронной пушки с электронно-оптической системой, блок развертки, соединенный с последней, два приемника излуче нйя в виде систем коллекторов,, жестко связываемых с исследуемым объектом, и систему обработки и регистрации сигнала, включающую основной смеситель, коммутатор, генератор опорной частоты, блок измерения частоты и блок регистрации, соединенный с последним, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения угловых перемеще/ ний, оно снабжено дополнительным смесителем, умножителем частоты и частотомером, основной смеситель, коммутатор и блок измерения частоты соединены последовательно, генератор опорной частоты подключен к умножителю частоты и дополнительному сме- со

Я сителю, второй вход последнего соединен с вторым выходом коммутатора, выход - с частотомером, а системы коллекторов расположены в плоскостях С параллельных одна другой.

1013747

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано в электронной промышленности для измерения угловых перемещений объекта в вакууме.

Известно фотоэлектронное устройство для измерения угловых координат объекта, содержащий источник оптического излучения, подвижный кодированный диск, установленный по ходу светового луча, приемник в виде, на- 10 пример, фотосопротивлений и схему обработки и регистрация сигнала Г13 °

Недостатком устройства является низкая точность измерений за счет конечных размеров щелей и низкое 15 быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения перемещений объекта, содержащее источник излучения в виде электронной пушки с электронно-оптической системой, блок развертки, соединенный с последней, два приемника излучения в виде систем коллекторов, жестко связываемых с исследуемым объек.том, и систему обработки и регистрации сигнала, включающую основной смеситель, коммутатор, генератор опорной частоты, блок измерения частоты и блок регистрации, соединенный с последним t 2).

Недостатком устройства является невозможность измерения угловых координат, Целью изобретения является обеспечение измерения угловых перемещений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения перемещений объекта снабжено допол- 40 нительным смесителем, умножителем частоты и частотомером, основной смеситель, коммутатор и блок измерения частоты соединены последовательно, генеРатоР опоРной частоты под- 45 ключен к умножителю частоты и допол- . нительному смесителю, второй вход последнего соединен с вторым выходом коммутатора, выход - с частотомером, а системы коллекторов расположены в плоскостях параллельных одна другой.

На чертеже представлена блок-схе ма устройства.

Устройство, расположенное в рабочей вакуумной камере 1 электронно-лучевой установки состоит из электронной пушки 2 с электронно-оптической системой 3, блока 4 развертки подключенного к ней, двух систем 5 и б коллекторов, жестко связанных с объектом 7, и системы обработки 60 и регистрации сигнала, содержащей соединенные последовательно основной смеситель 8, коммулатор 9, блок 10 измерения частоты и блок 11 регистрации, дополнительный смеситель 12, умножитель 13 частоты, частотомер 14 и .генератор 15 опорной частоты, выход которого подключен к дополнительному смесителю 12 и умножителю. 13 частоты.

Устройство для измерения перемещений объекта работает следующим образом.

ИзМерение угловых перемещений объекта 7 заключается.в измерении отношения разности частот между ,частотами следования импульсов и систем 5 и б измерительных коллекторов, сформированных в результате сканирования по системам 5 и б коллекторов электронного пучка, во время углового перемещения систем 5 и б совместно с объектом 7, к разности между этими частотами, когда плоскости систем 5 и б находятся в нормальном положении по отношению к измерительному пучку. При этом отношение равно косинусу угла поворота объекта 7.

Когда системы 5 и б коллекторов находятся в нормальном положении по отношению к измерительному пучку, то разность между следованием импульсов системы 5 и системы б равна о Фвиаи

o t, скан F . л скс н о где ь, — наименьшая дискретность измерения;

ufo — разность между частотами следования импульсов с системы 5 и системы б," — минимальное расстояние системы коллекторов от центра отклоняющей системы, L — расстояние между системами коллекторов 5 и б; расстояние от центра отклонения измерительного пучка до плоскости системы коллекторов 5; изменение частоты на одно о дискретное перемещение, и — количество коллекторов в системе;

F, - частота сканирования измескс н рительного пучка.

Если же системы 5 и б коллекторов находятся над некоторым углом к измерительному пучку, т.е. объект 7 повернут на угол у по отношению к нормальному положению, то разность между частотами следования импульсов от систем 5 и б равна

cos3

@"3 = t " CKou > где Ю - — разность между частотами следования импульсов с систем 5 и б во время углового перемещения, т.е.

cosg =

-..1013747

L-fo аГссОБ в ю L

Составитель Е. Глазкова

Редактор Т. Киселева Техред A.Ач Корректор A. Ильин

Заказ 2998/47 Тираж 60.0 Подписное

ВНИИПИ Государственного Комнтета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПНП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Угловое разрешение при измерении . угловых перемещений может быть определено из выражения где, - — минимальный угол, который возможно измерить устройством; . расстояние между система ми коллекторов, 10 — минимальное линейное перемещение, которое можно . з арегистрировать известным устройством.

С помощью коммутатора 9 от входа блока 10 измерения частоты отключается смеситель 8, который подключается на вход смесителя 12. В процессе сканирования измерительнйм пучком электронов по системам 5 и б коллекторов на вход смесителя 8 поступают последовательности импульсов.

На выходе смесителя 8 появится сигнал разностной частоты, соответствующий расстоянию между системами 5 и б-коллекторов и соответствующий точке начала отсчета угловых перемещений, Этот сигнал поступает на вход смесителя 12, на второй вход которого подключен генератор 15, 30 который настраивается так, чтобы сигнал на выходе смесителя 12 равнялся нулю. Таким образом, частотный сигнал генератора 15 равен разности между частотами следования импульсов от систем 5 и 6. Сигнал с генератора 15 поступает на вход блока,10 измерения частоты через умножитель

13 частоты.

После этого, с помощью коммутатора 9, выход смесителя 8 отключает ся от входа смесителя 12 и под ключается на вход блока 10 измерения частоты, в который вводится Масштабный коэффициент й, равный коэффициенту умножения умножителя 13 частоты.

В процессе работы измерительный пучок электронов непрерывно сканиру ет по системам 5 и 6 коллекторов и в зависимости от угла поворота систем 5 и б коллекторов по отношению к измерительному пучку изменяется разность между частотами следования импульсов от системы 5 и системы б коллекторов. Этот сигнал поступает на вход блока 10 измерения частоты, который измеряет отношение частот

6f к частоте генератора 15, равное косинусу угла поворота объекта 7, который регистрируется блоком 11 регистрации;

Выполнение системы обработки и регистрации сигнала в виде основного смесйтеля, блока коммутации, блока частотных измерения, дополнительного смесителя, генератора, частото-" мера, умножителя частоты и блока регистрации, а также использование одного источника излучения и приемника излучения в виде двух систем коллекторов позволит измерять угловые перемещения объектов, находящихся в вакуумной камере, с высокой точностью.