Оптический датчик перемещений

 

1. ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащий источник света, световод, фотоприемник и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, он снабжен двумя диодами, двумч операционными усилителями, двумя делителями напряжения, двумя коммутаторами, триггером, генератором модулирующей частоты и резистором , световод выполнен в виде замкнутой системы из пяти последовательно соединенных групп пакетов подводящих и отводящих светопроводов, четыре группы общих торцов которых соответственно оптически связаны с основным источником света, опорным фотоприемником, опорным источником света и основным фотоприемником, а пятая группа общих торцов предназначена для оптической связи с перемещающимся объектом, при этом основной источник света и опорный источник света через диоды подключены к выходам соответствующих операционных усилителей, инвертирующие входы которых соединены и подключены к опорному фотоприемнику , а неинвертирующие входы через делители напряжения и коммутаторы подключены к выходам триггера, вход которого подключен к генератору модулирующей частоты. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен селективным усилителем, корректором фазы и демодулятором, основной kESEi фотоприемник через селективный усилитель и корректор фазы подключен к демодулятору, управляемые входы которого подключены к выходам триггера, а выход подключен к регистрирующему прибору.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ к втоРСкомм свиДктяльСтвм

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3663383/24-28 (22) 21.11.83 (46) 30.10.85. Бюл. Ф 40 .(71) Институт прикладных проблем

1 механики и математики AH УССР (72) Б.С. Вус, Г.В. Пляцко и В.М. Жировецкий (53) 531 ° 7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 225464, кл. С 01 В 11/00, 1967. (54) (57) t . .ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий источник света, световод, фотоприемник и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю— шийся тем, что,. с целью повышения чувствительности и точности

О измерений, он снабжен двумя диодами, двумя операционными усилителями, двумя делителями напряжения, двумя коммутаторами, триггером, генератором модулирующей частоты и резистором, световод выполнен в виде замкнутой системы из пяти последовательно соединенных групп пакетов подводящих и отводящих светопроводов, ! четыре группы общих торцов которых соответственно оптически связаны

„„SU„„3 388536 А с основным источником света, опорным фотоприемником, опорным источником света и основным фотоприемником, а пятая группа общих торцов предназначена для оптической связи с перемещающимся объектом, при этом основной источник света и опорный источник света через диоды подключены к выходам соответствующих операционных усилителей, инвертирующие входы которых соединены и подключены к опорному фотоприемнику, а неинвертирующие входы через делители напряжения и коммутаторы подключены к выходам триггера, вход щ

O которого подключен к генератору модулирующей частоты.

2. Датчикпоп. 1, о тли— ч а ю шийся тем, что он снабжен селективным усилителем, корректором фазы и демодулятором, основной фотоприемник через селективный усилитель и корректор фазы подключен к демодулятору, управляемые входы которого подключены к выходам триггера, а выход подключен к регистрирующему прибору.

1188536

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного измерения перемещений и вибраций в широком диапазоне частот. 5

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений.

На чертеже изображена схема датчика.

Датчик содержит световод 1, состоящий иэ пяти групп пакетов отводящих и подводящих светопроводов, у четырех групп общих торцов светопроводов соответственно расположены: 15 основной источник 2 света, опорный фотоприемник 3, опорный источник

4 света, основной фотоприемник 5, а пятая группа предназначена для связи с отражающей поверхностью 20 перемещающегося объекта 6. Основной источник 2 света подключен к выходу первого операционного усилителя 7.

Опорный источник 4 света подключен к выходу второго операционного уси- 25 лителя 8. Инвертирующие входы усилителей 7 и 8 соединены и подключены к делителю напряжения, состоящему из опорного фотоприемника 3 и резистора 9, подключенного к источнику 10 стабилизированного на— пряжения. Неинвертирующие входы усилителя 7 через делитель 11 напряжения и коммутатор 12 и усилителя 8 через делитель 13 напряжения и коммутатор 14 подключены к источнику 10 стабилизированного напряжения. Управляемые входы коммутаторов 12 и 14 соответственно подключены K Q H Q, выходам TpHI 40 гера 15, счетный вход которого подключен к генератору 16 модулирующей частоты. Основной фотоприемник

5 подключен к селективному усилителю 17, à его выход через корректор

18 фазы подключен к демодулятору 19, управляемые входы которого подключены к Q и 9 -выходам триггера

15. Выход демодулятора 19 подключен к регистрирующему прибору 20. Основной источник 2 света подключен к усилителю 7 через первый диод 21, а опорный источник 4 подключен к усилителю 8 через второй диод 22, Оптический датчик перемещений 55 работает следующим образом.

Световой поток от основного источника 2 света через отводящий пакет светопроводов световода 1 попадает на отражающую поверхность исследуемого объекта 6, где предварительно установлен необходимый начальный зазор между торцом световода и отражающей поверхностью объекта 6, отражаясь от которой, . световой поток по подводящему пакету светопроводов направляется на основной фотоприемник 5, на который также поступает по подводящему пакету светопроводов световой поток опорного источника 4 света. Модуляция светового потока основного источника 2 света и опорного источника 4 света осуществляется подачей на неинвертирующие входы операционных усилителей 7 и 8 периодических колебаний прямоугольной формы положительного напряжения с источника 10 стабилизированного напряжения, преобразование постоянного напряжения которого в два противофазных колебания прямоугольной формы происходит с помощью коммутаторов 12 и 14.

На управляемые входы коммутаторов 12 и 14 подаются соответственно противофаэные колебания прямоугольной формы с Й и Q -выходов триггера 15. На счетный вход триггера

15 сигнал поступает с генератора 16 модулирующей частоты.

Стабилизация уровня светового потока основного 2 и опорного 4 источников света производится дискретно (импульсно). При этом в качестве элемента контроля используется поочередно с частотой модуляции опорный фотоприемник 3, включенный в цепь обратной связи операционных усилителей 7 и 8.

Схема стабилизации работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 7 напряжения на его инвертирующем входе положительно, а на выходе отрицательно, диод 21 заперт, а на источник 2 света не поступает напряжение питания. После прихода импульса положительной полярности на неинвертирующий вход усилителя 7 с амплитудой, превьппающей напряжение на инвертирующем входе, на его выходе появляется импульс положительной полярности, который через диод 21 поступает на основной источник 2 света. Затем

3 1 световой поток с источника 2 света через подводящий пакет светопроводов попадает на опорный фотоприемник 3, напряжение обратной связи с которого подается на инвертирующие входы операционных усилителей

7 и 8. Во время наличия импульса на неинвертирующем входе операционного усилителя 7 осуществляется стабилизация светового потока на заданном уровне. Аналогично происходит процесс стабилизации уровня светового потока опорного источника

4 света.

Таким образом, от основного и опорного источников света получаем соответственно световой поток в виде последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутых по фазе на 180, со стабильным соотношением

188536

4 уровней и стабильной скважностью, равной 2.

Измеряемое перемещение (изменение зазора относительно своего начального положения) приводит к разбалансу (модуляции) поступающего на фотоприемник 5 светового потока основного источника 2 света относительно поступающего на данный фото- .

10 приемник 5 светового потока опорного источника 4 света. При этом на выходе фотоприемника 5 появляется сигнал прямоугольной формы, амплитуда которого пропорциональна величине перемещений. Данный сигнал после усиления селективным усилителем

17 через корректор 18 поступает на демодулятор 19, с выхода которого демодулированный сигнал направляется на регистрирующий прибор 20.

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель E. Глазкова

Редактор E.Êîï÷à Техред Ж.Кастелевич Корректор E.Сирохман

Заказ 6733/41

Оптический датчик перемещений Оптический датчик перемещений Оптический датчик перемещений 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, техническим результатом при использовании изобретения является повышение быстродействия

Изобретение относится к области оптических измерений, а именно к интерферометрам перемещений

Изобретение относится к устройству для измерения размера периодически перемещающегося объекта, содержащему оптоэлектронный измерительный прибор, включающий в себя приемопередающие элементы, расположенные не менее чем в одной плоскости изменения, перпендикулярной продольной оси объекта, а также блок обработки, причем плоскость измерения измерительного портала ограничена не менее чем двумя измерительными балками, расположенными под заданным углом друг к другу

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, черной и цветной металлургии при производстве проката, в резино-технической и химической промышленности при производстве трубчатых изделий без остановки технологического процесса

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, черной и цветной металлургии при производстве проката, в резино-технической и химической промышленности при производстве трубчатых изделий без остановки технологического процесса

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах АСУ ТП промышленных предприятий

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах АСУ ТП промышленных предприятий

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах АСУ ТП промышленных предприятий

 

Наверх