Способ измерения малых угловых скоростей

 

СПОСОБ ИЗНЕРЕНИЯ.МАЛЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ, основанный на облучении световым пучком граней многогранного отражателя, закрепленного соосно на вращающемся объекте, приеме отраженного света фотоприемником, в момент совпадения нормали к поверхности грани со световым пучком и измерении времени между импульсами тока на выходе фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в условиях вибраций, из последовательности импульсов тока выбирают пакеты из трех равноудаленных один от другого импульсов и по третьим импульсам S выбранных пакетов формируют новую . последовательность импульсов, по котот Кл рой судят об угловой скорости враще- 1ШЯ.

С01ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН (19) (11) (51)4 G 01 P 3 36

ВСЕСОЮЗНАЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСЙОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ощсчеп ные импульсы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2)) 3715313/24-.10 (22) 30.11.83 (46) 23.08.85. Бюл. N - 31 (72) В,Ф, Авдуевский, С.А, Башарин, Ю.А. Бычков и О.И. Горбунов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 531.7 (088.8) (56) Литвак В.И. Фотоэлектрические датчики в системах- контроля, управления .и регулирования. М.: Наука, 1966, с. 269-278.

Иванов В.И. Опыт измерения угловых вибраций. ЛДНТП, Л.: Знание, 1980, с. 11-17. (54)(57) СПОСОБ И31 1ЕРЕНИЯ МАЛЫХ

УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ, основанный на о6лучении световым пучком граней многогранного отражателя, закрепленного соосно на вращающемся объекте, приеме отраженного света фотоприемником. в момент совпадения нормали к поверхности грани со световым пучком и измерении времени между импульсами тока на выходе фотоприемника, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений в условиях вибраций, из последовательности импульсов тока выбирают пакеты из трех равноудаленных один от другого импульсов и по третьим импульсам выбранных пакетов формируют новую . Я последовательность импульсов, по котот рой судят об угловой скорости вращения.

С:

1 11748

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционных измерений малых угловых скоростей.

Целью изобретения является повышение точности измерений в условиях вибраций.

На фиг. 1-5 представлены временные слаграммы, поясняющие способ; на фиг. 6 — схема устройства для реали- IO зации способа.

Сущность способа заключается в .следующем. Облучающий световой поток, отражаясь от грани отражателя, например, в виде многогранной цилиндри- 15 ческой призмы, закрепленной на оси вращения объекта, преобразуется в электрический импульс, когда луч светового потока совпадает с направлением нормали к отражающей поверхности гра-20 ни, При вращении объекта в одном направлении отражающие грани призмы последовательно проходят нормальное положение относительно светового луча.

В результате получают последователь- 25 ность импульсов (фиг. 1). Добавление к этой последовательности нового импульса свидетельствует о том, что объект. повернулся на фиксированный угол, а временной интервал между импульсами говорит о скорости поворота объекта на данный угол (скорость обратно пропорциональна временному интервалу между импульсами). Если наряду с

35 медленным вращением вокруг оси объект совершает высокочастотные гармонические колебания вокруг той же оси (имеет место угловая вибрация объекта), то при подходе отражающей грани призмы.к положению нормальному относительно светового луча возникает вместо одного импульса серия (пакет) импульсов, скрывающих отсчетный импульс, характеризующий момент прохождения объектом фиксированного угла с усредненной скоростью.

Необходимо выделить из пакета импульсов отсчетный импульс. В предлагаемом способе эта задача решается следующим образом, При совпадении светового луча с нормалью к отражающей грани призмы появляется импульс. Если объект совершает угловые колебания (вибри- . 55 рует) и направление оси симметрии этих колебаний совпадает с направле-! нием светового луча (фиг. 3), ro возникает последовательность импульсов, удаленных между собой на равные расстояния (фиг. 3) . На фиг.3 М угол отклонения нормали отражающей грани призмы от направления све тового луча, принятого на 0 0— угол между направлением оси симметрии угловых колебаний объекта и направлением светового луча (фиг ° 4 и 5).

Если ось симметрии угловых колебаний образует со световым лучом положительный (фиг. 4) или отрицатель" ный (фиг.5) углы, то возникает последовательность импульсов, но с разными временными интервалами между ними, Эти интервалы изменяются с изменением величины угла между осью симметрии угловых колебаний и световым лучом. Если объект наряду с угловыми колебаниями совершает очень медленное вращательное движение одного направления, то при приближении отражающей грани к нормальному положению относительно направления светового луча возникает пакет из последовательности . импульсов, расстояния между которыми изменяются (фиг. 2). Момент времени, когда эти расстояния станут одинаковыми (на фиг. 2 расстояния между импульсами И1, И2, ИЗ, первого gt,,âòoðoãî gt и т.д. пакетов импульсов одинаковы), соответствует моменту совпадения направления светового луча с осью симметрии угловых колебаний (вибраций) объекта, вращающегося с усредненной скоростью.

Третий импульс ИЗ в пакете импульсов из последовательности равноудаленных импульсов может быть выбран в качестве отсчетного, характеризующего момент прохождения объектом фикси( рованного угла с усредненной скоростью. При вращении объекта с малой угловой скоростью в условиях вибраций в моменты прохождения объектом фиксированного угла возникают пакеты импульсов. Временные промежутки между отсчетными импульсами, находящимися в соседних пакетах, характеризуют среднюю скорость прохождения объектом фиксированного угла. Причем в качестве отсчетных импульсов выбирают третьи импульсы в пакетах иэ последовательности равноудаленных импульсов.

Устройство, реализующее способ, содержит автоколлиматор 1, представляющий собой оптический фотоэлектриз 1l 748 ческий датчик фиксации угла к плоской поверхности, оптическая ось которого направлена на грани многогранной цилиндрической призмы 2, закрепленной на оси вращения объекта, счет- ные блоки 3 и 4, соединенные через информационные входы с выходом автоколлиматора 1 и представляющими собой счетчики импульсов, управляющий вход первого счетного блока 3 под- 1п ключен к первому выходу второго счетного блока 4, а управляющий вход второго счетного блока 4 подключен к первому выходу первого счетного блока 3, блок 5 сравнения, представляющий собой лсгическое устройство, подключенный к вторым выходам счетных блоков 3 и 4, вычислитель 7, соединенный с выходом блока 5 сравнения, генератор 6 квантующих импульсов, подключенный к счетным входам счетных блоков 3 и 4.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток, пОсылаемый авто-. 25 коллиматором 1, отражаясь от грани призмы 2, ось вращения которой перпендикулярна оптической оси автоколлиматора, возвращается в автоколлиматор и преобразуется в нем в электрический импульс, когда оптическая ось автоколлиматора совпадает с н".правлением нормали к отражающей грани призмы 2. При вращении призмы 2 в одном направлении отражающие грани ее последовательно проходят нормаль- . ное положение по отношению к оптической оси автоколлиматора 1, в результате чего на выходе автоколлиматора появляется последовательность импульсов, временные интервалы между которыми характеризуют среднюю скорость прохождения призмой фиксированного угла. Если наряду с медленным вращательным движением призма имеет угловую вибрацию, взамен

58 4 последовательности одиночных импульсов появляется последовательность пакетов импульсов ° Третьи импульсы иэ равномерной последовательности в соседних пакетах являются отсчетными. Выделение этих импульсов происходит следующим образом. Импульсы с автоколлиматора 1 поступают на информационные входы счетных блоков 3 и 4, на входы которых поступают квантующие импульсы от генератора

6. Частота квантующих импульсов значительно больше частоты иьачульсов автоколлиматора. Каждый импульс автоколлиматора 1 открывает (закрытый) счетный вход одного из счетных блоков и закрывает (открытый) вход другого счетного блока. В результате этого к концу каждого цикла(цикл складывается из двух смежных временных интервалов между импульсами автоколлиматора} на счетных блоках 3 и 4 будут записаны числа, пропорциональные интервалам времени между импульсами автоколлиматора.

Результаты счета блоков 3 и 4 сравниваются в блоке 5 сравнения и затем сбрасываются. Когда разность между показаниями счетных блоков 3 и 4 будет минимальна (этот минимум устанавливается в блоке 5 сравнения), блок 5 сравнения выдает импульс, характеризующий момент совпадения оси симметрии угловых колебаний (вибраций) объекта, вращающегося с усредненной скоростью, и оптической осью автоколлиматора, на вход вычислителя 7. При вращении объекта с усредненной скоростью на вход вычислителя 7 поступают импульсы с блока 5 сравнения. Каждый импульс, поступающий на вычислитель 7, свидетельствует о том, что объект вместе с призмой

2 повернулся на фиксированный угол с усредненной скоростью и эту скорость вычислитель 7 рассчитывает.

1174858

Пакеп 1

Пакет 2

Пакет У

12 74858

Составитель 2О. Власов

Редактор В, Иванова Техред А. Бабинец корректор М. Самборская

Заказ 5180/47 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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