Устройство для измерения перемещения

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет улучшения температурной стабильности контура стабилизации чувствительности устройства. Источник света формирует поток излучения, который модулируется по интенсивности измерительной решеткой 3, индикаторными решетками 7-10, протяженными штрихами 4 и 5 начала отсчета, окнами 11-13 при перемещении подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента. С четырехквадрантного фотоприемника снимаются сигналы. На выходе первого дифференциального усилителя формируется сигнал, связанный с величиной перемещения подвижного элемента 2. На выходе второго дифференциального усилителя формируется двухполярный сигнал, знак которого связан со смещением подвижного элемента 2 относительно среднего положения, На выходе первого и второго сумматоров формируются различные по величине сигналы, пропорциональные мощности потока излучения формируемого источником света. Составляющие , связанные с темновыми токами, вычитаются в третьем дифференциальном усилителе. Регулятор мощности излучения поддерживает неизменной чувствительность устройства. 3 ил. «W fe

1735711 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (I (уу 4! За иври.чо8али

16 1 прозрачно е чостки

1 .й (21) 4670327/28 (22) 30.03.89 (46) 23.05.92. Бюл. N. 19 (72) Е.Ф.Товкач (53) 531.717(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 1657957, кл. G 01 В 21/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет улучшения температурной стабильности контура стабилизации чувствительности устройства.

Источник света формирует поток излучения, который модулируется по интенсивности измерительной решеткой 3, индикаторными решетками 7 — 10, протяженными штрихами

4 и 5 начала отсчета, окнами 11 — 13 при перемещении подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента, С четырехквадрантного фотоприемника снимаются сигналы. На выходе первого дифференциального усилителя формируется сигнал, связанный с величиной перемещения подвижного элемента 2. На выходе второго дифференциального усилителя формируется двухполярный сигнал, знак которого связан со смещением подвижного элемента 2 относительно среднего положения, На выходе первого и второго сумматоров формируются различные по величине сигналы, пропорциональные мощности потока излучения формируемого источником света. Составляющие, связанные с темновыми токами, вычитаются в третьем дифференциальном усилителе, Регулятор мощности излучения поддерживает неизменной чувствительность устройства. 3 ил.

1735711

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений различных обьектов, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет улучшения температурной стабильности контура стабилизации и чувствительности устройства.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — конструктивное выполнение неподвижного и подвижного элементов; на фиг,3 — временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, подвижный элемент 2 с нанесенной измерительной решеткой 3 и двумя протяженными штрихами 4 и 5 начала отсчета, неподвижный элемент 6 с нанесенными индикаторными решетками 7 — 10, сдвинутыми одна относительно другой на половину периода решетки, на неподвижный элемент 6 нанесены два окна 11 и 12, оптически связанные с двумя протяженными штрихами 4 и 5 начала отсчета, и дополнительное окно 13, ширина дополнительного окна 13 равна периоду штрихов измерительной решетки 3, линзу 14, четырехквадрантный фотоприемник 15 с фоточувствительными площадками 16 — 19, первый дифференциальный усилитель 20 и первый сумматор 21, входы которых подключены к фоточувствительным площадкам 17 и 18, второй сумматор 22, дифференциальный усилитель 23, входы которых подключены к фоточувствительным площадкам 16 и 19, третий дифференциальный усилитель 24, входы которого подключены к выходам первого 21 и второ го 22 сумматоров, регулятор 25 мощности излучения, вход которого подключен к выходу третьего дифференциального усилителя 24, выход регулятора 25 мощности соединен с источником 1 света.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света формирует поток излучения, направляемый на подвижный элемент

2. При перемещении подвижно о элемента 2 относительно неподвижного элемента 6, на выходе фоточувствительных площадок 17 и

18 четырехквадрантного фотоприемника 15 формируются электрические сигналы, сдви0 нутые один относительно другого на 180 за счет смещения индикаторных решеток 7 и 8 одна относительно другой на половину периода решетки.

Сигналы с фоточувствительных площадок 17 и 18 поступают на входы первого дифференциального усилителя 20, на выходе которого формируется измерительный сигнал, Перенос изображения индикаторных решеток 7 и 8 на поверхность фоточувстви5 тельных площадок 17 и 18 четырехквадрантного фотоприемника 15 осуществляется линзой 14.

Изображения измерительной решетки

3 строятся на дополнительном окне 13. Одна 10 ко при перемещении измерительной решетки

3 на выходе фоточувствительных площадок 16 и 19 переменный электрический сигнал не формируется, так как ширина дополнитель. ного окна 13 кратна периоду измерительной

15 решетки 3.

При совмещении протяженных штрихов

4 и 5 начала отсчета с окнами 11 и 12 на выходе второго дифференциального усилителя 23 формируется сигнал, знак которого

20 связан со смещением подвижного элемента

2 относительно его среднего положения, Сигналы, пропорциональные мощности потока излучения, прошедшего через измерительную решетку 3, индикаторные решет25 ки 7 и 8, протяженные штрихи 4 и 5 начала отсчета, окна 11 и 12 и дополнительное окно

13, формируются на выходе первого 21 и второго 22 сумматоров.

Сигнал, формируемый на выходе перво30 ro сумматора 21, больше сигнала, формируемого на выходе второго сумматора 22, так как потоки излучения, прошедшие через индикаторные решетки 7 и 8, больше потоков излучения, прошедших окна 11 и 12, дополни35 тельное окно 13, за счет того, что на индикаторные решетки 7 и 8 нанесено несколько периодов, На выходе третьего дифференциального усилителя 24 формируется сигнал, пропорци40 ональный мощности потока излучения, который поступает на регулятор 25 мощности излучения. Сигнал, формируемый на выходе третьего дифференциального усилителя 24, теоретически не зависит от температуры, 45 так как он не содержит составляющей, пропорциональной величине обратных токов, проходящих через фоточувствительные площадки 16 — 19,которые вычитаются в третьем дифференциальном усилителе 24.

50 Сигнал, снимаемый с регулятора 25 мощности излучения, поступает на источник

1 света, поддерживая неизменной чувствительность устройства.

Использование устройства позволяет по55 высить точность измерения за счет улучшения температурной стабильности контура стабилизации чувствительности устройства, Формула изобретения

Устройство для измерения перемещения, содержащее оптически связанные ис1735711

55 точник света, подвижный элемент с нанесенной измерительной решеткой и двумя протяженными штрихами начала отсчета, расположенными с противоположных сторон измерительной решетки, неподвижный 5 элемент с нанесенными двумя индикаторными решетками, сдвинутыми одна относительно другой на половину периода решетки, на неподвижный элемент нанесены два окна, оптически связанных с двумя 10 протяженными штрихами начала отсчета, четырехквадратный фотоп риемник, вторая и третья фоточувствительные площадки которого оптически связаны с индикаторными решетками.,а первая и четвертая- сдвумя окнами, 15 нанесенными на неподвижный элемент, первый дифференциальный усилитель и первый сумматор, входы которых подключены к второй и третьей фоточувствительным площадкам четырехквадрантного фотоприемника, 20 второй дифференциальный усилитель и второй сумматор, входы которых подключены к первой и четвертой фоточувствительным площадкам четы рехквадрантного фотоп ри25 емника, третий дифференциальный усилитель, регулятор мощности излучения, выход которого соединен с источником света, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет улучшения температурной стабильности контура стабилизации чувствительности устройства, на неподвижный элемент нанесено дополнительное окно, оптически связанное с первой и четвертой фоточувствительными площадками четырехквадрантного фотоприемника, длина окна равна длине штриха измерительной решетки, ширина окна кратна периоду штрихов измерительной решетки, длинная сторона окна параллельна штрихам измерительной решетки, протяженные штрихи начала отсчета нанесены так, что окончание одного протяженного штриха начала отсчета совпадает с началом другого протяженного штриха начала отсчета, входы и выход третьего дифференциального усилителя подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров и входу регулятора мощности излучения.

1735711

U17

40

Составитель Т.Айсин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Редактор И.Дербак

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

Заказ 1810 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5