Фотоэлектронное устройство для измерения линейных перемещений

 

ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее мультивибратор, соединенные последовательно детектор и блок отсчета перемещений, датчик перемещений в виде оптически связанных двух источников света, измерительной и индикаторной шкал с нанесенными на них растровыми решетками и фотоприемника , растровая решетка нанесена на индикаторную шкалу в виде двух растров , сдвинутых один относительно другого на половину периода растра, и каждый растр оптически сопряжен с одним из источников света, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности и надежности, оно снабжено выпрямителем, подключенным к выходу фотоприемника, двумя синхронными ключами, параллельно подключенными информационными входами к выходу выпрямителя, а синхронизирукяцими к соответствующим выходам мультивибратора, двумя детекторами уровня, двумя дифференциальными усилителями , двумя вентильными элементами , включенными между управляюошьм входами соответствующих синхронных ключей и входами соответствующих источников света, выход первого синхронного ключа соединен с входом первого детектора уровня, выход которого соединен с инвертируюпщм входом первого и неинвертирующим входом г О) второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом первого-вентильного злемента, выход второго синхронного ключа соединен с входом второго детектора уровня, выход которого соединен с инвертирующим входом второго и неинвертирукицим входом первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом второго 1C вентильного злемента, измерительная О) шкала выполнена подвижной, связывае00 мой с исследуемым объектом. О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СЮИ Л

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

ЗСЮ G 01 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

N ABlDPCNIRlV CÞ Å Í 0 Â

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3497344/1 8-28 .(22) 04.10.82 (46) 30.11.84. Бюп. Ф 44 (72) В.В.Куинджи, Е.Е.Эоншайн и С.А. Стрежиев (53) 531. 7! (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 998857. кл. G Oi В 11/00, 1981 (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЭИЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее мультивибратор, соединенные последовательно детектор и блок отсчета перемещений, датчик перемещений в виде оптически связанных двух источников света, измерительной и индикаторной шкал с нанесенными на них растровыми решетками и фотоприемника, растровая решетка нанесена на индикаторную шкалу в виде двух растров, сдвинутых один относительно другого на половину периода растра, и каждьй растр оптически сопряжен с одним из источников света, о т л ич. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, оно снабжено выпрямителем, подключенным к выходу фотоприемника, двумя синхронными ключами, параллельно подключенными информационными входами к выходу выпрямителя, а синхрониэирующими к соответствующим выходам мультивибратора, двумя детекторами уровня, двумя дифференциальными усилителями, двумя BeHTHJIbHbIMH элементами, включенными между управлякщими входами соответствующих синхронных ключей и входами соответствующих источников света, выход первого синхронного ключа соединен с входом первого детектора уровня, выход которого соединен с инвертирующим входом первого и неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя, Я выход которого соединен с управляющим входом первого. вентильного элемента, выход второго синхронного ключа соединен с входом второго детектора уровня, выход которого соединен с инвертирующим входом второго и неинвертирующим входом первого дифферен" циального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом второго вентильного элемента, измерительная шкала выполнена подвижной, связываемой с исследуемым обьектом. l(Г n il -Л.

/у J

Й;

1 . 1 г.

- г;.": y г, 1 (;!

У):,) с — 1

jI ib,т

1126816

18, включенного между фотоприемником 7 и информационными входами синхронных ключей 10 и 12, синхрониэирующие входы которых соединекы с выходами мультивибратора l, соединенными с входами соответствующих вентильных элементов 16, 17 управляющие входы каждого иэ которых подключены к одному иэ дифференцирующих усилителей 14 и 15. Контролируется перемещен;Ie объекта 19.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства мульти— вибратор 1 попеременно подает ка источники 3 и 4 света прямоугольные импульсы напряжения высокой (несущей) частоты, обеспечивая их попеременное импуль ное свечение. Вентильные элементы 16 и 17, расположенные между плечами мультивибратора 1 и соответствуюшими источниками света 16 и 17, определяют интенсивность этих световых импульсов. При освещении растрового сопряжения иэ индикаторной и измерительной шкалы светом источников 3 и 4, появляется растровая картина, причем полосы двух ее час— тей смещены одни относительно других на 0,5 полосы. Освещенность обеих полонин картины мадулирована свето— выми импульсами от источников 3 и 4 света, При проектировании обеих половин картины на фатоприемник 7 их суммарная освещенность преобразуется в биполяркые переменные фотоэлектрические сигналы несущей частаты,причем их амплитуда и фаза зависят от соотношения освещеннастей обеих половин растровой картины.

При перемещении контролируемого объекта 19 на каждой половине растровой картины освещенность изменяется по за;.ану, являющемуся суперпозицией сину соидальной о гиб ающей и фона, В результате суммирования и модуляции освещенностей от обеих половин растровой картины каждая ее полоса преобразуется в две пучности переменного фотоэлектрического сигнала, причем огибающие 20 и 21 пучностей (cM, фиг. 2) соответствуют изменению освещекностей на каждой иэ половин растровой картины. Отсчетные точки 22 (точки нулевой амплитуды леременно го си гнала ) образуются при пересечении огибающих 20 и 21 в

"узлах" ° Фаза пульсаций несущей час15

zo

40 тать. изменяется па отношению к фазе пульсаций мультивибратора 1 на 180 при переходе через атсчетные точки

22, Это связано с тем, чта при прохождении одной пучкасти переменного сигнала преобладают пульсации сигнала от одной половини растровой картины, при прохождении другой — от смежной половины, где пульсации

О сдвинуты На 1 80

Если освещенности обеих половин растровой картикь, одинаковы, отсчетные точки 22 совпадают с центральными тачками 23 каждой синусоидальнай кривой; амплитуды обоих пучностей

I переменных сигналов равны фиг.2,а), Б случае, если освещенности различны, отсчетные точки 22 не совпадают с центральными точками (фиг. 2, в) и эта определяет ошибку измерения линейных перемещений. Амплитуды последовательных пучнастей переменных сигналов различны.

Детектор 8 выделяет из вышеуказанных пучкостей переменных сигналов низкочастотные составляющие (фиг.2б,r) .) а блок 9 отсчета перемещений фиксирует их. При равенстве освещенкостей обеих половик растровой картины

1 фиг,2,б) пиковые капряжекия. последовательных низкочастотных составляющих сигналов равны, ошибки в измерении линейных перемещений, связанные с ошибками в их фиксации, либо со смещением отсчетных точек, отсутствуют, В противоположном случае (фиг.2,г) меньшие па пиковому напряжению низкочастоткые составляющие могут ке достичь порога срабатывания блока 9 отсчета перемещений, что ведет к ошибкам в измерении.

Устранение этих ошибок осуществляется следующим образом.

Выпрямитель 18 пропускает только одкополяркые пульсации переменного сигнала, приведенного на диаграмме (фиг,2а. в), ани поступают ка информационные входы синхронных ключей 10 и 12 и проходят на соответствующие детекторы 11 и 13 уровня только в том случае, если совпадают по фазе с импульсами от мультивибратора 7, которые попеременно открывают ключи 10 и 12.

Фаза пульсаций в узлах изменяется о на 180 по отношению к фазе импульс1 ) 7,,81 (-, ного сигнала, снимаемого с любого плеча мультивибратора 1.

На детекторах 1 1 и ) 3 уровня происходит раздельное формирование пиковых напряжений U è U > чередующихся К и K+) пучностей переменного сигнала

При подаче этих напряжений на вход усилителей 14 и 15 на их выходах Образуются сигналы пронорЦи:О нальные разности U < — UIlI, на выходе одного " с положительным знаком, на выходе другого — с отрицательным, Эти сигналы поступают BB управля1 щие входы вентильных элементов 16 и

17, изменяют их пропускание,,величину проходящих через них импульсов от мультинибратора к источникам 3 и ч света, а следовательно, и величину световых имгульсон, испускаемьж эти= мн ис; очниками, При этом изменение интенсивности световых импульсон для обеих полонин растронои картины осущестнля:. ся обратно пропорционально разности соответствующих ликоных напряжений сигнапа да их полного уравнивания B приведение к нулю разнос ти .3К вЂ” 3„,„. ".ïoñoáñòíóe I устранению эасибок измерения линейных перемещений:, Предлагаемое устройство для уран ыивания амплитуды последов ательных колебаний сигнала работает н режиме антоматиче ско гО Ре г+IIHPQH BBHR, Bbl

l5 деление II Ото jpT низкочастотных Колебаний происходит одновременно с уравнением их амплитуд и устранения ошибки измерения линейных перемеще-. ний, что повыщает точность и надеж211 Но ctü измерен ий „

1126816

Составитель E.Ãëàçêîâà едактоР А.Долинич ТехРедМ, ГеРгель корректор О.Л ю

Заказ 8680/31 тир 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

Филиал IIIIII "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4