Устройство для измерения линейных перемещений объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее двухлучевой интерферометр с двумя фотоэлектрическими преобразователями , блок определения направления перемещения, рёверсивньй счетчик, информационный и управляющий входы которого соединены с выходами блока определения направления перемещения и первый блок коррекции, вход которого соединен с выходом первого фотоэлектрического преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно сна°бжено частотным дискриминатором , вход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика, делителем частоты, информационный и установочный входы которого соединены соответственно с информационным и управлякщим входами реверсивного счетчика, блоком задержки , вход которого соединен с выходом делителя частоты, в.торым блоком коррекции, вход которого соединен с выходом второго фотоэлектрического преобразователя, (Л выходы блоков коррекции связаны с входами блока определения направления перемещения, управляющие входы блоков коррекции соединены с выходами частотного дискриминатора, делителя частоты и блока задержки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (}1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVA СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР. llo ДелАм изОБРетений и ОТКРытий (21) 3530549/18-28 (22) 27.12.82 (46) 23.09.84 Бюл. Р 35 (72) А.А.Куренков (53) 531.717 {088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 586323, кл. G 01 В 21/00, G 01 В 11/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 376653 кл. Cj 01 В 9/02, 1971 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее двухлучевой интерферометр с двумя фотоэлектрическими преобразователями, блок определения направления перемещения, реверсивный счетчик, информационный и управляющий входы которого соединены с выходами блока определения направления перемещения и первый блок коррекции, вход которо3 Ш G О1 В -21/00p Q 01 В 9/02

ro соединен с выходом первого фотоэлектрического преобра зователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено частотным дискриминатором, вход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика, делителем частоты, информационный и установочный входы которого соединены соответственно с информационным и управляющим входами реверсивного счетчика, блоком задержки, вход которого соединен с выходом делителя частоты, вторым блоком коррекции, вход которого соединен с выходом второго фотоэлектрического преобразователя, выходы блоков коррекции связаны с входами блока определения направления перемещения, управляющие входы блоков коррекции соединены с выходами частотного дискриминатора, делителя частоты и блока задержки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано ля измерения линейных перемещений различных объектов.

Известно устройство для измерения линейных перемещений объекта, содержащее двухлучевой интерферометр с двумя фотоэлектрическими преобразователями, блок определения направления пере»»еще»»»»я, реверсивный счетчик, информационный и управляющие входы которого соединены с выходамй блока определения направлений перемещения, а. также вспомогательный интерферометр. В устройстве осуществляется коррекщ я результатов измерения при изменении длины опорного плеча ос»»ов»»ого интерферометра (1) .

Недостаток устройства — появление»»огрешности измерения при изменении величины постоянной и переменной составляющих сигнала фототока, снимаемого с фотоэлектрических преобразователей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения линейных перемещений объекта, содержащее двухлучевой и»терферометр с двумя фотоэлектрическими преобразователями, блок от»рер»телен»»я направления перемещения, реверсивный счетчик, информационный и управляющий входы которого соединены с выходами блока определения направления перемещения и первый блок коррекции, вход которого соединен с выходом первого фотоэлектрического преобразователя.

Устройство также содержит вспомогательный интерфсрометр. В нем осуществляется»»орре»»щ»я результатов измерения при изменении длины измерительного плеча основного интерфераметра и показателя преломления среды (2j .

Недостатком известного устройства является появление погрешности измерений при изменении величины постоянной и переменной составляющих сигнала фототока, снимаемого с фотоэлектрических преобразователей, при изменении мощности излучения когерентного источника света, входящего в основной интерферометр, изме»»ени»» контрастности интерференционных полос и т.д.

Цель изобрете»п»я — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных перемещений объекта, содержащее

5 двухлучевой интерферометр с двумя фотоэлектрическими преобразователями, блок определения направления перемещенияя, реверсивный счетчик, информацио»»ный и управляющий входы которого соединены с выходами блока определения направления перемещения и первый блок коррекции, вход которого соединен с выходом первого фотоэлектрического преобразователя, снабжено частотным дискриминатором, Вход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика, делителем частоты, информационный и установочный входы которого

20 соединены соответственно с информационным и управляющим входами реверсивного счетчика, блоком задержки, вход которого соединен с выходом делителя частоты, вторым блоком коррекции, вход которого соединен с выходом второго фотоэлектрического преобразователя, выходы блоков коррекции связаны с входами блока определения направления переЗО мещения, управляющие входы блоков коррекции соединены с выходами час— тотного дискриминатора, делителя час. таты и блока за,цержки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2

З функциональная схема блока коррекпии .

Устройство содержит двухлучевой интерфераметр 1 с двумя фотоэлектри«»»» ческими преобразователя»я, состоящий из оптически связанных источника 2 когерентного излучения, светоделительного элемента 3, зеркала 4, установленного в опорной ветви, зер— кала 5, связанного с объектом, установленного в измерительной ветви, светоделительного элемента 6, диафрагм 7, 8 фотоприемников 9, 10, блоки 11, 12 коррекции, входы кото дрых соединены с фотоприемниками 9, 10, сумматор 13, входы которого соединены с выходами блоков 11, 12 коррекции, вычитатель 14, входы которого соединены с выходами блоков 11

gg 12 коррекции, блоки 15, 16 коррекции, входы которых соединены с выходами сумматора 13 и вычитателя 14, блок 17 определения направления перемещения, входы которого соединены

1114881

Э с выходами блоков 15, 16 коррекции, реверсивный счетчик 18, информационный и управляющий входы которого соединены с выходами блока 17 определения направления перемещения, частотный дискриминатор 19 вход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика 18, делитель 20 частоты, информационный и установочный входы которого соеди- 10 нены с информационным и управляющими входами реверсивного счетчика 18, блок 22 задержки, вход которого соединен с выходом делителя частоты, управляющие входы блоков 11, 12, 15

15 и 16 коррекции соединены с выходами частотного дискриминатора 19, де.лителя 20 частоты и блока 21 задерж ки;

Блоки 11, 12, 15 и 16 коррекции 20 состоят из узлов 22 поддержания уровня постоянной составляющей и узлов

23 поддержа ния уровня пер еменной с ос— тавляющей.

Узел 22 поддержания постоянной составляющей включает сумматор 24, амплитудные детекторы 25, 26 сумматор 27, цифровой сумматор 28, коммутатор 29, тактируемый блок 30 сравнения, реверсивный счетчик 31, цифроаналоговый преобразователь 32.

Узел 23 поддержания уровня переменной составляющей включает перемножитель 33, амплитудные детекторы 34, 35» вычитатель 36, цифровой вычитатель 37, коммутатор 38, такти35 руемый блок 39 сравнения, реверсивный счетчик 40, цифроаналоговый преобразователь 41.

Устройство работает следующим образом.

Световой луч, излучаемый источником 2 когерентного излучения,делится светоделительным элементом

3 на два луча — опорный и измери45 тельный, которые, отразившие ь от зеркал 4, 5, в обратном ходе интерферируют на светоделительном элементе 3., разделяются на два луча светодели— тельным элементом 6 и, пройдя диафрагмы 7, 8 попадают на фотоприем50 ники 9, 10.

Сигналы, снимаемые с фотоприемников 9, 10 сдвинутые один относительно другого на 90, поступают на 55

0 входы блоков 11, 12 коррекции, выход-, ной сигнал которых поступает на входы сумматора 13 и вычитателя 14.

Сигналы с выходов сумматора 13 и вычитателя 14 поступают на входы блоков 15, 16 коррекции, выходной сигнал которых поступает на входы блока 17 определения направления перемещения.

При перемещении зеркала 5, связанного с объектом, интерференционные полосы, формируемые на светоделительном элементе 5, перемещаются, что приводит к появлению сигналов на входе блока 17 определения направления перемещения .

В зависимости от знака перемещения объекта блок 17 определения направления перемещения формирует сигнал знака перемещения объекта, который поступает на управляющий вход реверсивного счетчика 18, на информационный вход которого поступают импульсные сигналы с выхода блока 17 определения управления перемещения, количество которых связано с величиной линейного перемещения объекта.

Частота сигналов, формируемых на выходе блока 17 определения направления перемещения сигнализируется частотным дискриминатором 19 и периодически делится на четыре делителем

20 частоты.

При изменении направления перемещения делитель 21 частоты сбрасывается. При прохождении на вход реверсивного счетчика 18 четырех импульсов, соответствующих перемещению одной интерференционной полосы, делитель 20 частоты формирует сигнал, запускающий блоки 11, 12, 15 и 16 коррекции, которые осуществляют подстройку уровней постоянной и переменной составляющих. Работа блоков

11, 12, 15 и 16 коррекции одинакова.

Каждый из блоков 11, 12, 15 и 16 коррекции представляет собой последовательно включенные узлы 22, 23 поддержания уровней постоянной и переменной составляющих.

Работа каждого из узлов 22, 23 поддержания постоянной и переменной составляющих основана на анализе постоянной и переменной составляющих информационного сигнала, сравнении с уставкой и формировании сигнала управления, поддерживающего уровень постоянной и переменной составляющих неизменным.

1117>881

Л((с(л>1(з i(Dc TO(II(I>ой >т перемет!ной

СОСТ»13ПЯЮКП!Х IIPОБС)r>I(TСЯ ((» ПÎCТОЯ((ном или гтерем>Г>н!(01(токе 13»»13J(cfa(f0 "r;(0! (кор ости иере,vn,c((è5(объек— т«1, I(crт Of)(! Я ol(1) Og>Гл IPTc 5> I»с тОтньIм

Ди 1;1) .."-(>(ò! 1 Т Ор Ом 19, 11нф От) r!а ЦИ 0:15! (»11 С ИГ >1»Л, ПОСТ >ПЯ(а— ((1JI1(1(а 1>х Од бис>1(л 1 1 к opp«01; (!/II(5 пода е "> c 51 ((Q в o, > с >".(> (7 Top«» 2-, выход>(ОЙ стIГ 1>« .:1 с КOт(!(".ÎГО пОдаc 1 ся 1!а 13ход

i (c P = 11 ((0)J>t c1 с л 51 3 Л 13 ((х О 1 и ОЙ с и (" н»л

It0l 0)OI O J)ОCТуr(»СT !1» D(IXOJJ блок»

1 1 Код)р0(.(ffff>. (1;) 11 1". l l! r»: c rr G p roc T l(õ и с. г) е и еще пи 5( объекта сиг(r;iлы с (3(>.хсца сумматора

2 "> и и е17 см((o)ки г с л ir > 3 it acTyrta(oT н«( амп.п(туднь>» детектсры 2"), 26, 34 и 3 ) з»ио.(и((а(а(цие максимальные и

> iiII>1- .(1(f » r>.-С i!!i>-,((> !1(>5> Cif J ((» >J 013

Сиги» r(i с .>((7((fòудиых детекторов

2 ), 2б „3 и Зз поступают и» входы су(((»тор» 27 и >3(>(>и!тс(те)(я Зб„на

Вь(х Од« )> кот ОР (>(х (1) О() мир уе > ся си1 1(а)1 >

J1P С»- >)>>>П> С>;;;i >> >,>(> I>! ПС) С > 0>(J(»0 .f

) 1 Г 1 и! 011 (и С Т а вл Я (а (Я((! И (((1! O () : («((>>1 0 (11 0 Г 0

С1!! 1(«i it» > 1 ОТО() (>(С, >т!) ОИЦЛ КОМ:тУТЛ 1 О

p! 29„38 r(0;(»(oтся на такти1)усище блоки 30 39 срат)пепи, г>е срав—

Ii!113 3 rr7Tс Я с Оп оР 1((1;J 11= >с(1) Я)>(ениеr>1.

Г!ри поступ те((I(f(и (:(ул> с;1 фор—

МИруС МС)ГО,Д;СЯПП СЛЕ «(»(СТО-(Ы, На

ОДIIОм и 3 r(!>>YOдо!3 та! тируемых блОк013

30, 39 ср )f3((Of(I(fr в в»висимости от

1) езу ты»т«1 ср«(вllс 1(1151 (1!От);.((3p>>(ютс51 1>м

ПУЛЬС.(>> И ОС >, 1!-. 11 r lf(C >r;) 3)С>ВГРСИ13(i((0

CitPT×JfJ1f(3 1, 4 О, >3 ;i.",0>r ((Or ; v;ir.(»r(которых в виде параллельного кода поступает на цифроаналоговые преобр» зов»тели 32, 41 вьгходные сигналы с которых поступ»ют на входы сумма—

5 тора 24 и перемножителя ЗЗ, поддержив»я неизменным уровень постоянной и переменной составля(ащих информацио((ного сигнала на выходах блоков

11, l 2, 15 и 1б коррекции.

При малых скоростях перемещения объекта частотный дискриминатор 19 форкирует с (гнал, переключающий коммут»торы 29, 38, а постоянная и перемен!(ая составля(а((ьие информационного cèãíàëà измеряются цифровыми сумматором 28 и вычитателем 37, выход пые сигналы с которых через коммутаторы 29, 38 поступают на тактирусмь(е блоки 30 39 сравнения.

2О Сброс igrgpo(31 сумматора 28 и вычитатепя 3 7 осуществляется импульсом, формируемым блоком 21 задержки.

Сумматор 13 и вычитатель 14 формируют и» выходах ктзадратурь>. изменяюÓ5 щие" я информационные сигналы при сг(виге фаз информационных сигналов снимаемых с (120Totтриемников 9, 10, с) и» величииу, отличающуюся от 90. (1>спользование предлагаемого уст3Q р 0(re Tò3 «3 п03ВОляют пОВысить тОчность измерения линейных перемещений объект» г(утет! автоматического регулироr3iа (гия постоянной и переменной сос— .Т»вл>иащих информационных аналоговых сиги»лот) при различньгх скоростях . 55 перст..сщения объекта..1114881

Фиг. 1

1114881

Составитель Т.Айсин

Редактор А.Мотыль Техред Л.Микеш Корректор Е.Сирохман

Заказ 6754/27 Тираж 586 Подписное

ВЕ!ИИГ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4