Устройство для измерения параметров скорости вращения

Авторы патента:

G01P3/36 - приборы, выполняющие измерения с помощью оптических средств, т.е. инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей (G01P 3/68 имеет преимущество; гирометры, использующие эффект Саньяка, т.е. смещения, наведенные вращением вращающихся в противоположных направлениях электромагнитных пучков G01C 19/64)

G01P15/093 - с помощью фотоэлектрического датчика

73I376

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.04.78 (21) 2609258/18-10 (51) М Кп

G ОIР 3/36

G 01Р 15/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (53) УДК 531.776 (088.8) по делам изобретений (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 н открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. К. Дудченко, П. С. Куц, В. В. Марьенко и Ю. А. Скобля

Киевский ордена Ленина государственный университет им. T. Г. Шевченко (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в автоматических устройствах, приборостроении, станкостроении, машиностроении, там где измеряются параметры вращения или стабилизируется угловая скорость неравномерно вращающихся валов.

Известны устройства для измерения параметров скорости вращения, содержащие источник света, растровый диск, укрепленный на исследуемом объекте, неподвижный растр, фотоприемник и частотомер 11).

Принцип работы таких устройств основан на фотоэлектрическом преобразовании угловой скорости в электромагнитные колебания с последующим измерением их частоты. К недостаткам таких устройств относятся трудность изготовления качественных растровых дисков, влияние на результаты измерений радиальных люфтов исследуемых валов и низкая точность измерений.

Известно устройство для измерения мгновенной нестабильности угловой скорости вращения (2), принцип работы которого основан на сравнении угловых скоростей вращения анализатора, установленного на контролируемом объекте и поляризованного потока излучения, пропускаемого через анализатор. При этом вращение плоскости поляризации потока оптического излучения осуществляют в направлении вращения анализатора согласно заданному закону изменения номинала угловой скорости контролируемого объекта и по изменению интенсивности выходящего потока оптического излучения судят о контролируемом параметре.

Устройство содержит источник оптического излучения с управляемой плоскостью поляризации, генератор, задающий частоту вращения, анализатор, укрепленный на исследуемом объекте, приемник оптического излучения, усилитель и регистрирующий прибор.

Недостатками устройства являются отсутствие информацпп о знаке отклонения скорости измеряемого объекта от скорости вращения плоскости поляризации оптиче20 ского излучения, низкая точность измерения и узкий динамический диапазон измерений.

Цель изобретения вЂ” определение знака отклонения скорости и расширение динамического диапазона измерений.

25 Для достиженпя поставленной цели B предлагаемое устройство введены модулятор плоскости поляризации, установленный на пути оптического излучения между источником излученпя и анализатором, зер30 кало, расположенное за анализатором, син731376

Зо

55 хронный детектор, вход которого подключен к выходу усилителя, а выходы к модулятору плоскости поляризации и к регистрирующему прибору, сосдиненному с блоком управления.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

В качестве источника излучения выбран гелийнеоновый лазер ОКГ с изотропным резонатором в виде газоразрядной трубки

1, которая не содержит окон Ьрюстера. Резонатор лазера ооразован зеркалом 2 с коэффициентом отражения, близким к единице, и одним из окон 3 газоразрядной трубки.

В качестве элемента, формирующего круговое вращение плоскости поляризации используется электрооптический кристалл

LiiVb0 4 Z-среза, обладающий двойным поперечным эффектом Паккелоса. Кристалл помещен в резонатор лазера и ориентирован так, что излучение распространяется вдоль оси Z, а вдоль осей Х и Y приложены переменные синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе на 90 от генератора 5, задающего закон вращения. Тогда на выходе ОКГ присутствует оптическое излучение, плоскость поляризации которого вращается с частотой, равной половине частоты приложенного к кристаллу напряжения.

Модулятор 6 служит для высокочастотной модуляции скорости вращения плоскости поляризации оптического излучения и для мгновенного управления плоскостью поляризации оптического излучения при отклонениях скорости измеряемого объекта от средней. Он состоит из кристалла

)КИГ с полированными торцами, вокруг которого намотаны две катушки индуктивности.

Излучение лазера направляется на анализатор 7 и зеркало 8, закрепленные на вращающемся объекте.

Применяемые в установке фотоприем1 ик

9, селективный усилитель 10 и синхронный детектор 11 выбираются стандартными.

Один выход детектора 11 подключен к регистрирующему прибору 12, соединенному с блоком 13 управления генератором 5.

Работа устройства происходит следующим образом.

Частота генератора, задающего скорость вращения плоскости поляризации оптического излучения, первоначально устанавливается в два раза большей ожидаемого среднего значения частоты вращения исследуемого объекта. Сформированным таким

4 образом излучением облучают анализатор !, укрепленный совместно с зеркалом 8 на валу исследуемого объекта. Для преобразования отраженного излучения в электрическии сигнал используется фотоприемник

9. Далее этот сигнал поступает на селективный усилитель 10 и на детектор 11. На выходе детектора 11 получается электрическии сигнал, величина и знак которого про.порциональны отклонению плоскости пропускания анализатора и плоскости поляризации оптического излучения от ортогонального положения. Этот сигнал поступает на модулятор 6, задающий скорость вращения плоскости поляризации оптического излучения таким образом, что его частота остается все время равной средней частоте вращения анализатора, укрепленного на исследуемом валу. 1 аким образом, по частоте управляющего генератора судят о средней частоте вращения исследуемого вала, а по напряжению, снимаемому с синхронного детектора, вЂ” об отклонении скорости вращения исследуемого вала от среднеи.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров скорости вращения, содержащее источник оптического излучения, элемент, формирующий круговое вращение плоскости поляризации источника оптического излучения, задающий генератор, блок управления, анализатор, приемник оптического излучения, усилитель и регистрирующий прибор, о тл ич ающийся тем, что, с целью определения злака отклонения скорости, увеличения точности и расширения динамического диапазона измерений, в него введены модулятор плоскости поляризации, зеркало и синхронный детектор, причем модулятор плоскости поляризации установлен на пути оптического излучения между источником излучения и анализатором, а зеркало вЂ” за анализатором, вход синхронного детектора подключен к выходу усилителя, а выходы к модулятору плоскости поляризации и к регистрирующему прибору, соединенному с блоком управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 560137, кл. G 01В 11/26, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 468155, кл. G 01P 15/00, 1977 (прототип), 731376

Составитель Ю. Власов

Корректор Е. Ласточкина

Техред А. Камышникова

Редактор T. Рыбалова

Заказ 538/8 Изд. № 270 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова. 2