Устройство для измерения малых зазоров

 

Изобретение относится к контролвно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями , в частности, для измерения динамического неконтакта между магнитной головкой и поверхностью диска. Целью данного изобретения является автоматизация процесса измерения. регистрация величины зазора в определенном коде, например десятичном. Устройство для измерения малых зазоров содержит осветительную систему, светоделители, светофильтры и фотодетекторы , образующие две измерительные ветви, компараторы, входами подключенные к выходам фотодетекторов, и дешифратор, входами подключенного к выходам компараторов, при этом для формирования необходимого сигнала число компараторов в каждом из каналов , подключенных к соответствующей оптической ветви, равно соответственно m

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)1 С 01 В 21/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тп, = (2 э, — и )/(ъ, — ь<), m, = (,)/(h, — h,) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3749073/24-28 (22) 25,05.84 (46) 15.05.86. Бюл.№- 18 (71) Специальное конструкторское бюро вычислительных машин (72) А.И.Аугустайтис, В.П.Генетис и К.M.Рагульскис (53) 631.71 5.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 954812, кл. G 01 В 11/14, 1981 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ

ЗАЗОРОВ (57) Изобретение относится к контролвно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями, в частности, для измерения динамического неконтакта между магнитной головкой и поверхностью диска.

Целью данного изобретения является автоматизация процесса измерения, „„SU,„, 12 1409 А 1 регистрация величины зазора в определенном коде, например десятичном.

Устройство для измерения малых зазоров содержит осветительную систему, светоделители, светофильтры и фото— детекторы, образующие две измерительные ветви, компараторы, входами подключенные к выходам фотодетекторов, и дешифратор, входами подключенного к выходам компараторов, при этом для формирования необходимого сигнала число компараторов в каждом из каналов, подключенных к соответствующей оптической ветви, равно соответственно где h, и h — частоты источника

2 ил., I табл.!

231409

30

40 л, ;Л7 — A, z- i

К

4 4

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями, в частности для измерения динамичес- 5 кого неконтакта между магнитной головкой и поверхностью диска.

Цель изобретения — обеспечение автоматизации измерения за счет определения и регистрации величины зазора в заданном коде., например десятичном

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для измерения малых зазоров; на фиг.2 — формирование дискрет — 1.i ных сигналов на выходах компараторов.

Устройство содержит двухчастотный источник 1 света, два светоделителя

2 и 3, светоделитель 3 делит световой поток на две ветви, два свето— фильтра 4 и 5 для пропускания световых потоков определенных частот и установленные в соответствующих вет— вях фотодетекторы 6 и 7, связанные светофильтрами 4 и 5, компараторы

8 — 14, дешифратор 15, соединенный с ними и состоящий из входных инверторов и конъюнкторов, формирующих сигналы, соответствующие каждой ком— бинации дискретных сигналов, и дисплей 16 для индикации результатов измерения зазора между поверхностями 17 и 18, компараторы 8 — 11 соединены с фотодетектором 6, а компараторы 12 — 14 — с фотодетектором 7.

Устройство работает следующим образом.

Излучаемый источником 1 световой поток проходит через первый светоделитель 2 и направляется на измеряемый зазор, образуемый поверхностями 17 и 18. Отраженные этими поверхностями лучи интерферируют и светоделителем 2 направляются на второй 45 светоделитель 3. Последний делит луч надвое и направляет через светофильтры 4 и 5, каждый из которых пропускает свет определенной частоты на фотодетекторы 6 !. 7. При детектировании 0 интерферировавших волк фотодетекторами 6 и 7 сигналы ка их выходах явля— ются тригонометрическими функциями зазора между поверхностями 17 и 18. г () 4" I () 55

U = 2 ((-се —, )! О, C1)

0 =2((-=- — 1 О Л7

2 гпе U, U — сигналы ка выходах фо— () / ) тодетекторов; (1) (7)

?. „, 11„— константы, определяе— мые конструкцией оптической части устройства; h,, )(., — длины волн света, пропускаемые фильтрами;

h — величина зазора.

Эти сигналы изображены на диаграммах 1! !n U 7) (фиг. 2) с учетом коэффициента 4 /9, аргумента h, означаюmего, что период сигналов равен 9 /2.

Поэтому положение вершин этих кривых по оси абсцисс может выражаться через длину волн света h и Э 7 как

Л /4, h /4, 3 h /4, 3 /4 и тд. По графикам кривых U u U видно, что (1) (7) разница между вершинами за первый полупериод следующая (Az- h,)/4, за второй 2(л-я,,/4,за третий 3(Э;3,)/4,а после п периодов rl (Ъ7 — h, ) /4. Отсюда следует, что однозначное определение величины зазора по уравнениям (1) возможко до совпадения начала полупериодов, когда и(7 — > <) ип=

4 4 %

Следовательно, диапазон L однозначного определения величины зазора

? будет л7

L --n =-4 4

При помощи компараторов 8 — 14 кривые заменяются совокупностью сигналов 1), — D (фиг.2). Сигнал равен единице, если сигнал на выходе фотодетектора 6 или 7 больше установленного уровня срабатывания компаратора, и равен О, если меньше. Количество компараторов должно подбираться таким образом, чтобы шаг выделения диапазона L был равен разнице полупериодов кривых (1) (W †Л,)/4 в п (n == 1,2,...) раз меньше.

Соблюдение этого требования необходимо для обеспечения изменения; уровня составляющих D — D только ка стыках шагов, так как изменение их уровня в пределах шага вызывает неоднозначность кода, получаемого на зыходах компараторов, т.е. для разных шагов получаются одинаковые с коды. С учетом этого количество шагов деления одного полупериода кривой

U равно

1231409

D„-D,, характерный для одного конкретного шага в пределах диапазона L.

Порядковый номер z шага представляет величину зазора а кривой U (г)

Лг

К

4 г

Тг А1 г- <

Az- i

h z

Дешифратор 15 по конкретной совокупности сигналов на выходах комнараторов 8 — 14 дает сигнал на своем выходе, порядковый номер которого .совпадает с порядковым номером шага, к которому эта совокупность относится, и тем самым дает информацию о величине зазора. Так, при поступле— нии на входы дешифратора 15 кода

1110011 появляется сигнал на его выходе 12 (см.фиг.2), при этом величина зазора h = 12(Ъ вЂ” Ъ,)/4. 0чевидно, что для получения сигнала на этом выходе, последний может быть реализован в виде выхода схемы И, на входы которой подключены прямые выходы компараторов 14, 13, 12, 9 и

8 и инвертированные выходы компараторов 10 и 11, Другие выходы дешифра— тора 15 собраны аналогично на основании фиг.2 и табл.1, которые раскрывают к какому шагу относятся коды, которые в диапазоне L представляют (<Э кв антованные знач ения к ривых 11 и П, 10

2А> %г

"г

m = К вЂ” 1

2 2

Всего компараторов

m=m

3%,- 3г

1 г-Ъ, Результат измерения, выраженный количеством

Комбинация логических сигналов шагов

2 1

Номер шага (номер выхода дешифратора) 0 0 0 0 0 0 0

Из фиг.2 видно, что логический сигнал, формируемый от последнего шага деления полупериода, постоянно равен нулю. Поэтому число компараторов ш на единицу меньше числа К шагов деления полупериода соответствующей кривой, а именно г — — 15

3г 3 9г А1

Уровень U..... .U> (фиг.2) срабатывания компараторов вычисляется по формулам (1) путем подставки величин

Ь = (Az %,)/4, 2(Ъ,— ъ,)/4,..., К(г- Л,) /4.

Каждая совокупность сигналов на выходах компараторов представляет собой набор значений, составляющих

0 0 1 0 0 0

0 1 1 О 0 1

1 1 1 0 1 1

1 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1

0 0 1 0 1 1

0 0 0 0 0 1

0 0

0 1

0 2

0 3

0 4

0 5

0 6

0 7

1231409 Ь !!родол>кение таблицы

Комбинация логических сиги

Результат измерения, выраженный количеством шагов

Номер шага (номер выхода дешифратора) 0 О О О О О .1 О 8

О О 1 О 0 0 О О 9

О 1 1 О О 0 О I О

1 1! 1 2

l 1 3

1 1 4

1 1 5

О 1 1 0 О О )

1 1 1 О О 0 0 ленные в соответствующей ветви два фотодетектора, оптически связанные со светофильтрами, и вычислительный блок, соединенный с фотодетекторами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения автоматизации измерения, вычислительный блок выполнен в виде дешифратора и индикатора на -его выходе, двух каналов, первый из которых содержит m компараторов, а второй - m компараторов, связанных с соответствующими входами дешифратора, при этом

231- Ъ, 111

hz- 3, А

z Л -g, ° где %, и 3, — частоты излучения источника света

l 1 0 О 0

I 1 1 0 О 1

0 1 О 1 1

0 0 1 1 1 1

0 О О 1 1 1

0 О О О 1

О О 1 О О 1

Сигнал на выходе дешифратора одно

40 значно определяет результат измерения величины зазора и выводится на дисплей 16 для индикации результата измерения или на ЗВМ, осуществляющей сбор и обработку данных.

Формула изобретения

Устройство для измерения малых зазоров, содержащее оптически связан50 ные двухчастотный источник света, первый светоделитель и второй светоделитель, предназначенный для разделения светового потока на две ветви, два светофильтра, каждый из которых

55 предназначен для наделения излучения одной из частот источника, устанеа1

I 6

1 7

1 8

1 9

i231409

Срыв 1

Составитель Е.Глазкова

Редактор A.Долинич Техред И.Попович Корректор А. Ференц

Заказ 2556/47

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)l3035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4