Фотоэлектрическое измерительное устройство с системой коррекции

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения погрешности работы фотодатчиков.Устройство содержит оптический преобразователь 1, который формирует световой поток, падающий на объект 2,и делит отраженный от объекта 2 световой поток на две части, которые облучают соответственно фотоприемники Юс fPc 3 и 4. Измерительные сигналы постоянного тока поступают на неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 5 и 6 и далее через развязывающие повторители 7 и 8 - на выходы устройства. Блокировочные конденсаторы С и С обеспечивают независимость выходного сигнала от переменного калибровочного тока. При изменении чувствительности фотоприемников 3 и 4 на выходах блоков 11 и 12 сравнения появляется разностный ток, который преобразуется фазочувствительными выпрямителями 13 и 14 в постоянное напряжение. .Постоянное напряжение со знаком -( соответствующее увеличению чувствительности фотоприемника , воздействует на оптроны 15 и 16, уменьшая их сопротивление , а следовательно, уменьшая коэффициенты усиления усилителей 5 и 6. Постоянное напряжение со знаком , соответствующее уменьшению чувствительности фотоприемника, воздействует на полевые транзисторы 17 и 18, Ictfb(f- f | (Л S оо со О5 сл 00 -Тсгвых.г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1337658 (g1) 4 0 О1 В 21/00

jCECnfn "(ц 1 я

13„"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иадц„;, Фс =4 с

ык1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 4032534/24-28 (22) 06.03.86 (46) 15.09.87. Бюл. ¹ 34 (71) Центральное конструкторско-технологическое бюро приборостроения с опытным производством (72) О.M.Ôåäîòîâ, П.Н.Гольденберг, В.О.Бушинский, В.Г.Клебан и В.М.Хилюк (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 968606, кл. G 01 В 11/26, 1980. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО С СИСТЕМОЙ КОРРЕКЦИИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет исключения погрешности работы фотодатчиков.Устройство содержит оптический преобразователь 1, который формирует световой поток, падающий на объект 2,и делит отраженный от объекта 2 световой поток на две части, которые облучают соответственно фотоприемники

3 и 4. Измерительные сигналы постоянного тока поступают на неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 5 и 6 и далее через развяэывающие повторители 7 и 8 — на выходы устройства. Блокировочные конденсаторы С„ и С обеспечивают независимость выходного сигнала от переменного калибровочного тока. При изменении чувствительности фотоприемников 3 и 4 на выходах блоков 11 и 12 сравнения появляется раэностный ток, который преобразуется фаэочувствительными выпрямителями 13 и 14 в постоянное напряжение.,Постоянное напряжение со знаком +", соответствующее увеличению чувствительности фотоприемника, воздействует на оптроны 15 и 16, уменьшая их сопротивление, а следовательно, уменьшая коэффициенты усиления усилителей 5 и 6.

Постоянное напряжение со знаком соответствующее уменьшению чувствительности фотоприемника, воздействует на полевые транзисторы 17 и 18, 133 7658

15

?О

30

40

i.,1е и вша я их с опротивления, а следова— тf- льно, увеличиная коэффициенты усиления усилителей 5 и 6. При этом раз<< 1< тиь<й ток на выходах блоков 1 1 и

12 с тремится к нулю. Таким образом

Boçìîæèûå изменения чувствительности

- Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля углового перемещения объекта.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения погрешности работы фотодатчиков.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит оптический преобразователь 1, который формирует световой поток, падающий на обьект

2,и делит отраженный от объекта 2 световой поток на два пучка, дифферен— циальный фотоприемник, состоящий из фотоприемников 3 и 4, оптически связанных с преобразователем 1, два дифференциальных усилителя 5 и 6, два повторителя 7 и 8,выходы фотоприемников 3 и 4 связаны с неинвертирующими входами усилителей 5 и 6 соответственно, выходы которых связаны с входами повторителей 7 и 8 соответственно, выходы которых являются выходами устройства, калибровочный источник 9 светового потока,оптически связанный с преобразователем

1, генератор 10 переменного тока, связанный с калибровочным источником 9, два корректирующих канала, каждый из которых состоит из блоков 11 и 12 сравнения, первые входы которых через раэвязывающие конденсаторы связаны с выходами усилителей

5 и 6 соответственно, вторые входы с генератором 10 переменного тока, фазочувствительных выпрямителей 13 и 14, первь<е входы которых связаны г выходами блоков 11 и 12 сравнения соответственно, вторые входы — с генератором 10 переменного тока, резисторнь<х < птронов 15 и 16, первые ихо 1b< к< т<<рых связаны с положительфот< приемников 3 и 4 компенсируются соответствующим противоположным изменением коэ<Мициентов усиления усилителей 5 и 6, сохраняя неизменным суммарный коэффициент передачи в каждой цепи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ными выходами фоточувствительных выпрямителей 13 и 14 соответственно, вторые входы — с выходами дифференциальных усилителей 5 и 6 соответственно, а выходы — с инвертирующими входами усилителей 5 и 6 соответственно, полевых транзисторов 17 и 18, входы которых связаны с отрицательными выходами фазочувствительных выпрямителей 13 и 14 соответственно, а выходы — с инвертирующими входами усилителей 5 и 6 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый объект 2 облучается немодулированным световым потоком

Ф,, сформированным оптическим преобразователем 1, при этом часть QT раженного светового потока Ф поо падае т в оптиче ский преобразователь

1, где разделяется по двум оптиче< < ским каналам Ф и Ф„, которые обт лучают светочувствительные поверхности фотоприемников 3 и 4, при этом фототоки сигналов I и I, снима1 7 емые с нагрузочных резисторов К, и

К, поступают на неинвертирующие входы дифференциальных усилителей

5 и 6, а с их выходов через повторители 7 и 8 поступают на выход 1 и выход 2 устройства и далее, преобразованные в стандартные аналоговые сигналы, подаются на 3BN, вычисляющую отношение этих сигналов. Благодаря применению повторителей 7 и 8 и блокировочных конденсаторов С, и С

1 переменная составляющая калибровочного тока и других переменных составляющих помех не влияет на измерительный сигнал постоянного тока I I

При изменении чувствительности одного из фотоприемников, например 3, в сторону увеличения относительно

1337658

45 первоначально. заданного значения на выходе блока 11 сравнения появляется разностный ток 4I, определенной

1 фазы, преобразуемой фаэочувствительным выпрямителем 13 в постояннсе напряжение со знаком <-" воздействующее на оптрон 15, вследствие чего сопротивление уменьшается, а следовательно, уменьшается коэффициент 10 усиления усилителя 5 настолько, чтобы восстановить первоначальный коэффициент передачи цепи фотоприемник

3 — усилитель 5,что будет при 4 I, = О.

При изменении чувствительности 15 другого фотоприемника 4, например в сторону уменьшения, на выходе блока

12 сравнения появляется разностный ток 4 Т обратной фазы, преобраг зуемый фаэочувствительным выпрями-, 20 телем 14 в постоянное напряжение со знаком "-, воздействующее на полевой транзистор 18, вследствие чего его сопротивление уменьшается, а сле-. довательно, коэффициент усиления усилителя 6 увеличивается до тех пор, пока не восстановится начальный заданный коэффициент передачи цепи фотоприемник 4 — усилитель 6, что будет при 4 I „= О.

Развязывающие конденсаторы С, и

С обеспечивают независимость рабо4 ты корректирующих цепочек от влияния измерительного сигнала постоянного тока. 35

Достоверность и точность информации, передаваемой по цепям кана,лов прямого усиления, в каждом плече фотоэлектрического измерительного устройства обеспечивается биполяр- 40 ной цепью коррекции, непрерывно следящей за сохранением первоначально заданных значений коэффициентов передачи в цепях фотоприемник — усилитель, где возможные изменения чувствительности фотоприемников 3 и 4 компенсируются соответствующим противоположным изменением коэффициентов усиления усилителей 5 и 6, сохраняя неизменным суммарный коэффи- 50 циент передачи в каждой цепи, как для переменной калибровочной составляющей тока 1 „ (I, ), так и для по1 кг т стоянной составляющей тока I с (I с )

С1 ñ1 сигнала, несущего полезную информацию °

Таким образом, в устройстве обеспечивается, с одной стороны, полная развязка постоянного тока сигнала Т (I ), несущего полеэнун ин1 сг формацию, от калибровочного переменного тока I, (I, ) и в то же время

1 г с помощью калибровочного переменного тока обеспечивается необходимая стабильность коэффициентов передач каналов в измерительной части устройства по постоянному току сигнала °

Так как цепи коррекции работают в режиме нулевого метода (4Т „ (л?„ )"О"), обеспечивается высокая точность контроля режима, а следовательно, высокая точность устройства измерения в целом в широком динамическом рабочем диапазоне.

Форм улаизобретения

1 Фотоэлектрическое измерительное устройство с системой коррекции, содержащее источник излучения, оптический преобразователь, расположенный по ходу светового излучения и предназначенный для разделения отраженного от объекта светового потока на первый и второй световые пучки, первый и второй фотоприемники, расположенные соответственно по ходу первого и второго световых пучков, блок выделения сигнала коррекции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вторым блоком выделения сигнала коррекции, калибровочным источником светового потока, оптически связанным с оптическим преобразователем, генератором переменного тока, выход которого связан с входом калибровочного источника светового потока, первым и вторым дифференциальными усилителями, неинвертирующие входы которых связаны с выходами первого и второго фотоприемников соответственно, а выходы — с входами первого и второго блоков выделения сигнала коррекции соответственно, двумя корректирующими каналами, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных блока сравнения и фазочувствительного выпрямителя, резисторного оптрона и полевого транзистора, первые входы блоков сравнения каждого из двух корректирующих каналов связаны с первыми выходами первого и второго блоков выделения сигналов коррекции соответственно, вторые их входы — с выходом генератора пере1337658

Составитель С.Конюхов

Техред М.Ходанич Корректор Л. Бескид

Редак тор Н . Горва т

Заказ 4117/35 Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Прон>водственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 менного тока, вторые входы Аазочувствительных выпрямителей каждого из двух корректирующих каналов связаны с выходом генератора переменно6 го тока, положительные выходы — с первыми входами резисторных оптронов, а отрицательные выходы — с входами полевых транзисторов, выходы которых соединены с инверсными входами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно и с выходами резисторных оптронов каждого из двух корректирующих каналов, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно.

2, Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения сигнала коррекции выполнен в виде повторителя.