Оптический датчик перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет стабилизации температурного режима излучения. Оптический датчик перемещений содержит светопроводящую систему 1, выполненную в виде пакетов подводящих и отводящих световодов , которая оптически связьтает источник 2 света, поверхность объекта и фотоприемник 3, амплитуда импульсов на выходе которого пропорциональна расстоянию до объекта измерения , коэффициенту отражения поверхности и мощности излучения источника 2 света. С вькода фотоприемника 3 сигнал через блок 13 выборки и хранения поступает на блок 4 дифференцирования , где выделяется переменная часть, соответствующая амплитуде колебаний объекта, регистрируемая регистратором 5, и постоянная часть, по которой , при достижении точки максимума функции преобразования, происходит калибровка источника 2 света, в процессе которой скачкообразно меняется напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 11, что приводит к соответствующему изменению амплитуды импульсов на выходе электронного ключа 16. Однако, так как с изменением амплитуды происходит пропорциональное изменение скважности импульсов , средняя мощность излучения остается постоянной и не происходит изменения температурного режима ис- ; точника 2 света. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„ЯО„„ (511 4 G 01 В 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4099454/24-28 (22) 28.07.86 (46) 15.02.88. Бюл. ¹ 6 (71) Московский институт электронного машиностроения (7?) И.И.Гудков, Е.А.Зак, В.В.Зиновьев и И.В.Срывкова (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1112228, кл. G 01 В 11/02, 1984 ° (54) ОПТИЧЕСКИИ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет стабилизации температурного режима излучения ° Оптический датчик перемещений содержит светопроводящую систему 1, выполненную в виде пакетов подводящих и отводящих световодов, которая оптически связывает источник 2 света, поверхность объекта и фотоприемник 3, амплитуда импульсов на выходе которого пропорциональна расстоянию до объекта измерения, коэффициенту отражения поверхности и мощности излучения источника 2 света. С выхода фотоприемника 3 сигнал через блок 13 выборки и хранения поступает на блок 4 дифференцирования, где выделяется переменная часть, соответствующая амплитуде колебаний объекта, регистрируемая регистратором 5, и постоянная часть, по которой, при достижении точки максимума функции преобразования, происходит калибровка источника 2 света, в процессе которой скачкообразно меняется напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 11, что приводит к соответствующему изменению амплитуды импульсов на выходе электронного ключа 16. Однако, так как с изменением амплитуды происходит пропорциональное изменение скважности импульсов, средняя мощность излучения остается постоянной и не происходит изменения температурного режима источника 2 света. 2 ил.

1374046

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения механических колебаний изделий.

Цель изобретения — повьппение точности измерений за счет стабилизации температурного режима источника излучения.

На фиг.1 представлена блок-схема 10 оптического датчика; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Оптический датчик перемещений содержит светопроводящую систему 1, вы-. полненную в виде пакетов подводящих 15 и отводящих световодов, источник 2 света, фотоприемник 3, оптически связанный с источником 2 света через светопроводящую систему 1, последовательно соединенные блок 4 дифференци- 20 рования и регистратор 5, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 выбора максимума и блок 8 сравнения. Вход аналого-цифрового преобразователя 6 свя- 25 зан с вторым выходом блока 4 дифференцирования. Второй вход блока 8 сравнения связан с выходом аналогоцифрового преобразователя 6 и входом блока 7 выбора максимума. Выход реги- 30 стра 9 памяти связан с третьим входом блока 8 сравнения, Регистр 10 последовательных приближений и цифроаналоговый преобразователь 11 последовательно соединены .. Вход регистра 10 последовательных приближений связан с выходом блока 8 сравнения. Выход управляемого стабилизатора 12 тока связан с входом источника 2 света.

Первый вход блока 13 выборки и хране- 40 ния связан с выходом .фотоприемника

3, выход — с входом блока 4 дифферен- . цирования. Генератор 14 пилообразного напряжения, компаратор 15 и электронный ключ 16 последовательно соединены. Второй вход ключа связан с выходом цифроаналогового преобразователя

11 и входом генератора 14 пилообразного напряжения. Второй вход блока

13 выборки и хранения связан с выходом компаратора 15 и первым входом электронного ключа 16, Вход блока 17 опорного уровня связан с вторым входом компаратора 15.

Устройство работает следующим образом.

Источник 2 света выравнивает импульсы, которые, отразившись от поверхности объекта, принимаются фотоприемником 3, на выходе которого образуется последовательность импуль" сов, амплитуда которых пропорциональна расстоянию до объекта измерения, коэффициенту отражения поверхности и мощности излучения источника 2 света.

Блок 13 выборки и хранения, синхронизированный импульсами с выхода компаратора 15, формирует ступенчато изменяющееся напряжение, которое поступает на блок 4 дифференцирования.

Последний выделяет переменную составляющую, поступающую на регистратор 5, и постоянную составляющую, поступаю-. щую на вход аналого-цифрового преобразователя 6. При достижении точки максимума функции преобразователя происходит калибровка источника 2 света. На выходе цифроаналогового преобразователя 11 происходит скачкообразное изменение уровня сигнала (фиг.2 а, U„).

Генератор 14 пилообразного напряжения выдает импульсы, амплитуда которых пропорциональна уровню сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 11 (фиг.2 а, U(4). По превышению амплитудой импульсов уровня подаваемого с блока 17 опорного напряжения (фиг.2 а, U ), компаратор 15 управляет электронным ключем 16 и блоком 13 выборки и хранения. Благодаря этому средняя мощность источника 2 света остается постоянной при изменении напряжения питания в момент калибровки.

Сигнал с генератора 14 пилообразного напряжения поступает на вход компаратора 15, На второй вход компаратора 15 поступает напряжение с блока 17 опорного уровня, величина которого соответствует минимальному напряжению, которое может обеспечить цифроаналоговый преобразователь

11 для осуществления калибровки. По превышению напряжением генератора 14 этого уровня, на выходе компаратора

15 формируется последовательность импульсов постоянной частоты и длительностью, пропорциональной величине напряжения с цифроаналогового преобразователя 11 (фиг.2 б, U ). Эти импульсы открывают ключ 16. При открытом ключе 16 напряжение 11„„„, (фиг.2 в) с цифроаналогового преобразователя

11 поступает на управляемый стабилизатор 12 тока.

1374046

ВНИИПИ Заказ 562/36 Тираж 680 Подписное

Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В процессе автоматической калибровки происходит скачкообразное изменение напряжения П„„„ (фиг. 2 в) на выходе цифроаналогового преобразователя 11., что приводит к соответствующему изменению амплитуды импульсов, частота следования которых много больше частоты колебаний поверхности. Однако, так как с изменением амплитуды происходит пропорциональное изменение скважности импульсов (фиг.2 в, U ), средняя мощность излучения за период остается постоянной и не происходит изменения температурного режима источника 2 света. Следовательно, не происходит изменения интенсивности светового потока после автоматической калибровки.

Таким образом, при ступенчатом изменении амплитуды импульсов, поступающих на источник 2 света, в процессе калибровки не происходит изменения температурного режима вследствие пропорционального изменения длительности импульсов.

Формула изобретения

Оптический датчик перемещений, содержащий светопроводящую систему, выполненную в виде двух пакетов подводящих и отводящих световодов, источник света, фотоприемник, оптически связанный с источником света через

1 светопроводящую систему, последовательно соединенные блок дифференцирования и регистратор, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого связан с вторым выходом блока дифференцирования, блок входа максимума и блок сравнения, второй вход которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, 1р вход блока выбора максимума, регистр памяти, выход которого связан с третьим входом блока сравнения, последовательно соединенные регистр последовательных приближений, вход которого

15 связан с выходом блока сравнения, цифроаналоговый преобразователь, управляемый стабилизатор тока выход которого связан с входом источника света, отличающийся тем, 2р что, с целью повьпнения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными генератором пилообразного напряжения, компаратором и электронным ключом, второй вход которого

25 связан с выходом цифроаналоговсго преобразователя и входом генератора пилообразного напряжения, выход связан с входом управляемого стабилизатора тока, блоком выборки и хранения, 3Q первый вход которого связан с выходом фотоприемника, второй вход — с выходом компаратора и первым входом электронного ключа, блоком опорного уровня, выход которого связан с вторым входом компаратора.