Устройство для измерения малых угловых смещений объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ НИЯ МАЛЫХ УГЛОВЫХ СМЕЦрНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее источник света, связывае1у)ый с исследуемым объектом, уставовпенные по ходу светового пуча: , светопровод и фотоприемник в виде пинейнного фотопотенциометра и схему обработки сигналов, отличающееся тем, что, с целью упрощедаш конструкции, устройства, схема обработки сигналов Bfoполнена в виде двух электронных ключей, блока сравнения и блока вычитания, первые входы электронных ключей и вход 6rtoKa сравнения соединены между собой и с выходом фотоприемника, выход блока сравнения соединен с вторыми входами электронных ключей, выход первого электронного ключа соединен с входом блока вычитания, а выход последнего и выход второго электронного ключа, соединены между собой .и являются выходом устройства . .

сОюз соВетсних соц иАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (Н) Э(59 &01 В 11/26 ("

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вэ госудм ственнцй номитет ссс| по делдм изоБ чтений и отбытий (21) 3333770/18-28 (22.) 20.08.81 (46) 07.07.83. Бюл. М 25 (72) В.В..Ефимов и С.В.Пугачев (53) 531.7 (088.8),(56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 200166, кл. 9 01 В 11/26; 1965.

2. Авторское свидетельство СССР цо заявке Ж 3281821/28, р кп. G 01 В 11/26, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО - ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЪ|Х УГЛОВЫХ CMEIlPHHA

ОБЪЕКТА, содержащее источник света, связываемый с исследуемым объектом,,установленные по ходу светового пучасветолровод и фотоцриемник в виде линей|ного фотоцотенциометра и схему обработки сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью упрощения конструкции. .,устройства, схема обработки сигналов вйцолнена в виде двух электронных ключей, блока сравнения и блока вычитания, первые входы апектронных кшочей и вход блока сравнения соединены между собой и с выходом фотоприемника, выход блока сравнения соединен с вторыми входами алектронных ключей, выход. первого электронного ключа соединен с входом блока вычитания, а выход последнего и выход

- второго электронного ключа соединены

;между собой и являются выходом устройства.

1 1 027

Изобретение относится к контропьибI измеритепьной технике и может быть использовано для измерения угповых смешений объектов.

Известно устройство дпя измерения угповых смешений. объекта, содержащее оптически сопряженные ппоское зеркапо, закрепляемое на объекте, и связанные между собой источник когерентного изпучения, ппоское зеркапо и регистрирую- 10 ший блок, выпопненный в виде зритепьной трубы (13

Недостатками данного устройства явпяются низкие производительность и точность измерения. 15

Наибопее бпизким к предлагаемому явпяется устройство дпя измерения мапых угповых смещений объекта, содержащее источник света, связываемый с исспеауемым объектом, установленные по 20 ходу светового луча светопровод и фотоприемник в виде линейного фотопотенциометра и схему обработки сигнапов.

Схема обработки сигнапов выполнена в виде соединенных поспедовательно диф- 25 ференцируюшего бпока, счетчика, блока анализа четности и двух электронных кпючей, подкпюченных к выходу послед. него, множитепя и двух сумматоров, подключенных к его выходу, и инвертора, соединенного с входом одного из умматоров $2).

Недостатком устройства является его конструктивная сложность, связанная с обеспечением воэможности определения направления перемещения объекта.

Цепь изобретения — упрощения конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве дпя измерения мапых угповых смещений объекта, содержащем источник света, связываемый с исспедуемым объектом, установленные по ходу светового луча светопровод и фотоприем45 ник в виде линейного фотопотенциометра и схему обработки сигнапов, поспедняя выпопнена в виде двух эпектронных ключей, блока сравнения и бпока вычитания, первые входы электронных кпючей и, вход блока сравнения соединены между собой и с выходом фотоприемника, выход бпока сравнения соединен с вторыми входами зпектронных кпючей, выход первого электронного кнюча соединен с входом бпока вычитания, а выход последнего и выход второго эпектронного ключа соедй» иены между собой и являются выходом устройства.

512 2

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема оптической системы; на фиг. 3 — график изменения вы ходного напряжения фотопотенциометра в зависимости от угла входа пуча света в светопровод; на фиг.4 ° график напряжения на выходе второго ключа и бпока вычитания.

Устройство для измерения мапых угловых смещений состоит из источника 1 света, закреппяемого на объекте, светопровода 2, линейного фотопотенциометра

3, двух электронных ключей 4 и 5, блока 6 сравнения и бпока 7 вычитания.

Источник 1, светопровод 2 и фотопотенциометр 3 установлены последовательно и оптически связаны, причем продольная оси симметрии светопровода 2.проходит через середину фотопотенциометра 3.

Выход фотопотенциометра 3 подключен к входам кпючей 4 и 5 и блока 6 сравнения. Выход бпока 6 сравнения соединен с управляющими входами ключей 4 и 5.

Выход ключа 5 через блок 7 вычитания подсоединен к выходу кпюча 4, образуя общий выход устройства.

Устройство работает следующим образом.

Луч света от источника 1 попадает под некоторым углом K в светопровод

2, где многократно отражается от его внутренних стенок и выходит из светопровода 2 под тем же угпом + (фиг. 2).

Выходящий из светопровода 2 пуч падает

HB чувствитепьную поверхность линейного фотопотенциометра 3, на выходе которого будет напряжение О, величина которого опредепяется выражениями

0=K/9+(W+ ) 8-(8+g+0 )gyes) (<) при И =2 — четном, при,п =2К+1 - нечетном, где К - крутизна выходной характеристики фотопотенциометра 3; и - диаметр и дпина светопровода 2 соответственно;

Ь (

Напряжение с ияхода фотопотенцибметра З. поступает на входы ключей 4. и 5 и блока 6 сравнения, где оно сравнивается с половинным напряжением питания фото потенциометра 3 Рр /2. 13 спучае, еспи разность

3 1О27 попожитеш на, на выходе блока 6 сравнения будет положительный потенциал, кз торый откроет ключ 4, и напряжение 0 будет на выходе устройства Q . Еспи разность (3) QTpHUATBTIbHG, то 88 выходе бпока .6 будет отрицатепьный потенциап, который закроет ключ 4 и о кроет кпюч

5. Напряжение (J через открытый - кпюч

5 поступает в бпок 7 вычитания, где оно вычитается из напряжения (о, и на выхо-30 де Q появпяется напряжение, равное равности

При изменении угпа пуча с . (например,, 5 уменьшении) напряжение на выходе фотопотенпиометра 3 будет изменяться в соответствии с левой частью графика (фиг. 3). Каждый положительный или отрицатепьный скачек напряжения соответствует изменению чиспа внутренних отражений на единипу. Попогие участки графика соответствуют изменению e(, между скачками выходящего иэ светопровода 2 пуча с одной поповины фотопотенпиометра 3 на другую. Еспи в начапьный момент луч света падает на верхнюю поповину фотопотенциометра 3, то на выходе последнего будет напряжение 0) —, которое через открытый ключ 4 пройдет на выход О .

При уменьшении увла d напряжение уменьшается до тех пор, пока число внутренних отражений не изменится на едини2 пу и пуч света не перескочит на нижнюю половину фотопотенпиометра 3.

Тогда напряжение (3о/2. через открытый ключ 5 будет вычитаться в блоке 7 из.напряжения U0, а на выходе g бу-, . дет их разность, причем напряжение U на выходе ц не будет иметь тех скачков, которые претерпевает напряжение (3, а будет иметь вид, изображенный на невой части графика (фиг. 4). При увепичении угпа 4 работа устройства отпичается лишь тем, что напряжение Uо возрастает (как ето показано на правой части rpa$ma фиг.4), а напряжение О изменяется согпасно правой части графика (фиг.З)

Таким образом, на.выходе g в пюбой момент времени будет напряжение Uq

Ч вепичина которого опредепяется величиной угла cL, а направпение изменения .соответствует направлению изменения угпа cL. где С вЂ” константа, определяемая размерами светопровода 2 и установочными размерами.

Таким образом, выпопнение схемы обработки сигнана в виде двух электронных кпючей, блоков сравнения и вычитания позволяет упростить конструкцию устройства при обеспечении достаточной точности измерения угпов и нялравпения смещения, 1027512

Составитепь Е. Гпаэкова

Редактор Н. Кешепя Текред А.Ач Корректор А. Тяско

Закаэ 5505 Тираж 602 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

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

Фипиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4