Фотоэлектрический датчик перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения объекта, имеющего отражающую поверхность. Цель изобретения - повышение чувствительности - достигается за счет увеличения амплитуды сигнала путем суммирования сигналов оптических каналов при сохранении компенсации помех, вызванных температурной нестабильностью фотоприемников и излучателей. Световые пучки излучателей 1,5, промодулированные сигналом с разными фазами, отражаясь от объекта, попадают на фотоприемники 4,8, амплитуда выходных сигналов которых несет информацию о величине перемещения. Сигналы с выходов фотоприемников 4,8 суммируются с сигналом от генератора 9. Фазометр 14 вычисляет разность фаз полученных сигналов, по которой судят о величине перемещения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1483255 А1 D 4 G Ol В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4351916/24-28 (22) 28.12.87 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (72) Т. И. Мурашкина и М. И. Леонова (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1226060, кл. G Ol Б 2!/00, 1987. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения объекта, имеющего отражающую поверхность. Цель изобретения — повышение чувствительности — достигается за счет увеличения амплитуды сигнала путем суммирования сигналов оптических каналов при сохранении компенсации помех, вызванных температурной нестабильностью фотоприемников и излучателей. Световые пучки излучателей 1, 5, промодулированные сигналом с разными фазами, отражаясь от объекта, попадают на фотоприемники 4, 8, амплитуда выходных сигналов которых несет информацию о величине перемещения. Сигналы с выходов фотоприемников 4, 8 суммируются с сигналом от генератора 9. Фазометр !4 вычисляет разность фаз полученных сигналов, по которой судят о величине перемещения. 2 ил.

1483255 (2) sin(po (3) (4) (5) выраже. (6) по велипереме3

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения перемещения объекта, имеющего отражающую поверхность.

Цель изобретения — повышение чувствительности фотоэлектрического датчика перемещений — достигается за счет увеличес ния амплитуды сигнала путем суммирования сигналов оптических каналов при сохранении компенсации помех, вызванных температурной нестабильностью фотоприемников и излучателей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема фотоэлектрического датчика перемещений; на фиг. 2 — векторная диаграмма сигналов, формируемых на входах фотоприемников.

Фотоэлектрический датчик перемещений содержит оптически связанные первый оптический канал, состоящий из первого излучателя 1, первого подводящего световода 2, первого отводящего световода 3, первого фотоприемника 4, второй оптический канал, состоящий из второго излучателя 5, второго подводящего световода 6, второго отводящего световода 7, второго фотоприемника 8, генератор 9, первый фазовращатель 10, вход которого соединен с генератором 9, а выход — с первым излучателем 1, второй фазовращатель 11, вход которого соединен с генератором 9, а выход — со вторым излучателем 5, первый сумматор 12, первый вход которого соединен с выходом генератора 9, а другой вход — с выходом фотоприемника 4, второй сумматор 13, первый вход которого соединен с выходом генератора 9, а второй вход — с выходом фотоприемника 8 фазометр 14, входы которого соединены с выходами сумматоров 12 и 13.

Фотоэлектрический датчик перемещений работает следующим образом.

Генератор 9 осуществляет модуляцию светового потока первого излучателя 1 через фазовращатель 10, а второго излучателя 5 через фазовращатель 11.

Фазовращатели 10 и 11 задают углы между фазой сигнала генератора 9 и фазой модуляции излучения первого излучателя

1 — Ipp и между фазой сигнала генератора 9 и фазой модуляции излучения второго излучателя 5 — 1ро соответственно, отличные от

0- и 180 и противоположны по знаку. Для обеспечения максимальной чувствительности и линейности рекомендуется выбирать (<ро1= 1 — rpo )= 145 (определены экспериментально).

Световые пучки, формируемые излучателями 1 и 5 направляются через подводящие световоды 2 и 6 на отражающую поверхность объекта 15.

При перемещении объекта 15 в направлении, нормальном к торцу датчика, меняется интенсивность отраженных световых пучков. Отраженные пучки через отводящие световоды 3 и 7 поступают на фотоприемники 4 и 8.

На первом 4 и втором 8 фотоприемниках формируются сигналы U4 и Us, величина которых зависит от контролируемого перемещения Х, сдвинутые относительно напряжения генератора 9 на углы 4ро и сро соответственно.

Выходные напряжения U4 и Us поступают на один из входов сумматоров 12 и 13 соответственно, на другой вход которых поступает сигнал U, с генератора.

В сумматорах 12 и 13 происходит суммирование векторов U, и U4 и Us в комплексно" плоскости, а именно: в сумматоре 12: (/! 2 — К+ /4 (1) в сумматоре 13

U13=U +Us, где U= (U) е <;

jU(— амплитуда сигнала;

rp — фаза сигнала.

Из векторной диаграммы (фиг. 2) следует, что при изменении сигналов - U4 и Us меняется величина и направление суммарных напряжений (/12 и U13 на выходе сумматоров 12 и 13.

На векторной диаграмме сигнал с индексом н соответствует началу диапазона измерения, с индексом к — концу диапазона измерения.

Фаза <р12 суммарного сигнала U12 и фаза р13 суммарного сигнала U13 относительно фазы напряжения U, генератора определяются соответственнЬ:

Выходные напряжения UI2 и U13 с сумматоров 12 и 13 поступают на входы измерителя разности фаз, на выходе которого напряжениями U12 и U13 определяется разность фаз, являющаяся выходным сигналом датчика.

Фаза р выходного сигнала определяется выражением (5) sincpo

1р= <р12+ <р13= а гсф +

sinyo созфо+(И /U13) При l Cpol = lips(и U12=(/13 ние (5) примет вид

sirl Vo

cosIpp+ (U1 /U12)

Используя (6), вычисляют U12, чине которого судят о величине щения.

1483255

Формула изобретения

H 12

Фиг, 2

Составитель В. Чулков

Редактор А. Ревин Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

3aказ 2814/36 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1

Фотоэлектрический датчик перемещений, содержащий два оптических канала, каждый из которых состоит из оптически связанных излучателя и установленных последовательно вдоль светового луча подводящего и отводящего световодов и фотоприемника, генератор, фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора, а выход — с входом излучателя первого оптического канала, и фазометр, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен вторым фазовращателем, вход которого соединен с выходом генератора, а выход — с входом излучателя второго оптического, канала, первым и вторым сумматорами, первые входы которых соединены с выходом генератора, а вторые входы соединены с выходами фотоприемников соответственно первого и второго оптических каналов, а выходы сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами фазометра.