Растровый преобразователь перемещения

Авторы патента:

G01B21/22 - для измерения углов или уклонов; для проверки соосности

Изобретение относится к измерителе-, ной технике. Цель изобретения - повышение разрешающей способности. Растровый датчик 1 формирует четыре сигнала, сдвинутые один относительно другого на 90°. На выходе блока 2 дифференциальных усилителей формируются два сигнала, сдвинутые один относительно другой на 90°. Генератор 3 квадратурных сигналов формирует два сигнала несущей частоты, сдвинутые один относительно другого на 90°. На выходе блоков 4, 5 перемножения сигналов формируются сигналы, фазы которых связаны с величиной углового перемещения объекта, связанного с растровым датчиком 1. Блоки 6, 7 вычитания м суммирования осуществляют вычитание и суммирование сигналов, поступающих на их входы. Фазоизмеритепьное устройство 8 осуществляет измерение взаимного фазового сдвига сигналов, формируемых на выходах блоков 6, 7 вычитания ы суммирования. 1 ия.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 В 21/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4721795/28 (22) 18.07.89 (46) 07.03.92. Бюл. ЬЬ 9 (71) Научно-производственное объединение

"Ротор"

{72) В,в,титов, И.А.савенков и M.ÂËöæoâ (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 715935, кл. 6 01 8 21/00, 6 08 С 9/06, 1977, Авторское свидетельство СССР

hb 830475, кл, 6 01 В 9/00, 1979. (54) РАСТРОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение .относится к измеритель ; ной технике. Цель изобретения вЂ” повышение разрешающей способности. Растровый датчик 1 формирует четыре сигнала, сдвину„„Я3„„171796G А1 тые ОДин Относительно другого на 90 . Нз выходе блока 2 дифференциальных усилителей формируются два сигнала, сдвинутые один относительно другой на 900. Генератор 3 квадратурных сиГналов формирует два сиГнала несущей частоты, сдВинутые один относительно другого на 90 . На выходе блоков 4, 5 перемножения сигналоа формируются сигналы, фазы которых связаны с величиной углового перемецяиия объекта. связанного с растровым датчиком 1. Блоки

6, 7 вычитания и суммирования осуществляют вычитание и суммирование сигналов. поступа ощих на их входы.. Фазоизмерительное устройство 8 осуществляет измерение взаимного фазового сдвига сигналов, формируемых на выходах блоков 6, 7 вычитания и суммирования. 1 ия.

1717960

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в растровых устройствах при измерении ли.нейных и угловых перемещений в различных областях приборостроения, 5

Известен растровый преобразователь перемещения, в котором в функции угла поворота формируются два квадратурных сигнала, далее производится перемножение каждого квадратурного сигнала с сигналом 10 несущей частоты, перемноженные сигналы .суммируют в двух разнополярно включенных RC-цепочках и по разности фаз между сигналами, снимаемыми с двух RC-цепочек, судят об угловом перемещении. 15

Недостатком известного устройства является большая динамическая погрешность при изменении скорости вращения растрового датчика. Это связано с тем, что при вращении подвижного растра с некоторой 20 угловой частотой Q муаровые полосы в сопряжении растров перемещаются с частотой и = Ql N, где N вЂ” число штрихов нэ подвижном растре, что приводит к разбалансу плеч обеих RC-цепочек, которые вы- 25 бираются из условия обеспечения равенства во RC = 1 что, в свою очередь, приводит к неустранимой динамической погрешности (в вЂ” частота сигнала опорной частоты); 30

Наиболее близким к изобретению техническим решением является растровый преобразователь перемещения, содержащий растровый датчик, формирующий четыре сигнала, сдвинутые друг относительно 35 друга на 90, блок дифференциальных усилителей, входы которого подключены к соответствующим выходам растрового датчика, генератор квадратурных сигналов, два блока перемножения сигналов, входы которых под- 40 ключены к. выходам блока дифференциальных усилителей и генератора квадратурных сигналов, блок вычитания, входы которого подключены к выходам блоков перемножения сигналов, фазоиэмерительное уст- 45 ройство, первый вход которого подключен к выходу блока вычитания.

В известном преобразователе измерение фазы в функции пространствейиых.пе-: ремещений может проводиться в широком -0 динамйческом диапазоне беэ возиикновеиия ошибок. Однако рассматриваемое устройство обладает недостаточной разрешающей способностью.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности.

Указанная цель достигается тем, что растровый преобразователь перемещения, содержащий растровый датчик, формирующий четыре сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 90, блок дифференциальных усилителей, входы которого подключены к соответствующим выходам растрового датчика, генератор квадрэтурных сигналов, два блока перемножения сигналов, входы которых подключены к выходам блока дифференциальных усилителей и генератора квадратурных сигналов, блок вычитания, входы которого подключены к выходам блоков перемножения сигналов, фазоизмерительное устройство, первый вход которого подключен к выходу блока вычитания, снабжен блоком суммирования, входы которого подключены к выходам блоков перемножения сигналов, выход блока суммирования соединен с вторым входом фаэоизмерительного устройства, На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит растровый датчик 1, блок 2 дифференциальных усилителей, генератор 3 квадратурных сигналов, блоки 4 и 5 перемножения сигналов, блок 6 вычитания, блок 7 суммирования и фазоизмерительное устройство 8..

Преобразователь работает следующим образом. . На выходе растрового датчика 1 при его угловых перемещениях формируется 4-фазная система измерительных сигналов:

Uq = 0о(1+ msin 6), U2-Оо(1+ mcos 9, 0з= Uo,(1- msln 9, 04 = 0о(1 - пчсо$ OJ, где е вЂ” коэффициент глубины модуляции.

Эти сигналы попарно противофазно поступают иа входы блока 2 дифференциальных усилителей, где производится формирование квэдратурных сигналов, лишенных постоянной составляющей 0о.

05 = 03 - 03 = 0П1$! и О, U6=-U2 0 =0 О

Сигналы 05 и 05 поступают на первые входы блоков 4 и 5 перемножения сигналов,, на вторые входы которых поступают квадратурные сигналы V> и-Ч2 с генератора 3 квад.ратурных сигналов:

Ч1= Vmsin во t, 2 = Vmcos Й)о t.

На выходе блоков 4 и 5 перемножения сигналов формируются балансно-модулированные сигналы cos шо t cos О.и sin a t sin О, 1717960 которые после . выполнения операций их вычитания и сложения в блоках 6 и 7 вычитания и суммирования преобразуются в информационные сигналы вида рода искажения информационного сигнала приводят к прямым погрешностям измерения.

Таким образом, в изобретении по сравнению с известным преобразователем реализуется вдвое более высокая разрешающая способность преобразования.

О - Ч2Ов - VqUs = Осоз(в t+ 6), Ь! = VIUE+ V2U6= Ucos(а t-6) Составитель. Т. Айсин

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал .Корректор Л. Патай

Заказ 869 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Разность фаз между информационными сигналами О и Оп измеряется фазоизмери- 10 тельным устройством 8 и равна

Лр=В-(-Ц=2О.

Таким образом, при развороте вала растрового датчика 1 на угол, равный 0, фазы сигналов U и Оц также изменяются на вели- 15 чину 0, но во взаимно противоположные направления, в связи с чем разрешающая способность преобразователя увеличивается вдвое.

Сигналы Ut и.Оц имеют строго одинако- 20 вую форму. Поэтому, если в этих сигналах присутствуют какие-то искажения в виде высших гармоник, обусловленных, например, несинусоидальностью функции пропускания растрового сопряжения или присутст- 25 вием синхронных помех, то их влияние при измерении фазового сдвига между зтйми сигналами полностью компенсируется, в то время как в известном преобразователе, где фаза выходного сигнала измеряется относительно опорного сигнала, такого

Формула изобретения

Растровый преобразователь перемещения, содержащий растровый датчик, формирующий четыре сигнала, сдвинутые друг относительно друга на. 90, блок дифференциальных усилителей. входы которого подключены к соответствующим выходам растрового датчика, генератор квадратурных сигналов, два блока перемножения сигналов, входы которых подключены к выходам блока дифференциальных усилителей и генератора квадратурных сигналов, блок вычитания, входы которого подключены к выходам блоков перемножения сигналов, фаэоизмерительное устройство, первый вход которого подключен к выходу блока вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен блоком суммирования, входы которого подключены к выходам блоков перемножения сигналов, выход блока суммирования соединен .с вторым входом фазоиэмерительного устройства.