Способ и устройство преобразования измерительной информации

 

ГФ т<.н,. :..Нат1

О ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< 737783

Союз Советских, Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0806.76 (21) 2370837/18-28 5Ц К„г

G 01 В 19/46 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3005,80. Бюллетень ¹ 20 (53) УДК 531.715.2 (088.8) Дата опубликования описания 3005,80 (72) Авторы изобретения

Г.A.Êoâàëåâ и И.С.Ковалева (71) Заявитель (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, а именно к выделению и преобразованию изме- рительной информации в системах с пространственно-временной модуляцией, Известен способ преобразования информации в модуляционных лазернйх интерферометрах, заключающийся в преобразовании амплитуд гармоник в аналоговые сигналы, преобразуемые далее в электроннолучевой трубке в угдовое положение светящейся точки (1) .

Основной йедостаток иЗвестНого способа — невозможность автоматизации съема информации с экрана электРоннолучевой трубки простыми средствами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ преобразовання информации в системах с пространственновременной модуляцией, заключающийся в том, что из сложно-модулированного сигнала на выходе системы выделяют ортогональные по измеряемому парамет- ру гармонические составляющие и по ним определяют сдвиг фазы,информационного сигнала относительно опорного (2).

Известно устройство. для осуществ- ления способа. преобразования измерительной информации, содержащее оптико-электронный измерительный преобразователь, блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, соединенный входом с выходом оптико-электронного измерительного преобразователя, источник модулирующего напряжения, соединенный выходом с одним пз входов оптико-электронного измерительного преобразователя, .фазоизмерительный блок, соединенный .одним из входов с выходом источника модулирующего напряжения,.и блок регистрации фазы, соединенный входом с выходом фазоизмерительного блока (2).

Недостатками известного способа и устройства для его осуществления являются нелинейность характеристики преобразования, невысокая точность и низкая помехоустойчивость, так как все преобразования и измерения производятся в основном с амплитудным спектром сигналов.

Цель изобретения — повышение точности и линейности преобразования измерительной информации.

737783, Пос т авл ен н ая цель дос т и гае тс я тем, что в известном способе один иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов функционально преобразуют во времени, суммируют преобразованный сигнал с другим ортогональным по измеряемому параметру гармоническим сигналом, производят сравнение фазы суммарйого напряжения с Фазой модулирующего напряжения и по их разности судят бб измеряемой информации.

Кроме того, функциональное пре.образование во времени одного иэ ,.ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов осущест вляют путем сдвига его Фазы на 90

Устройство снабжено функциональным преобразователем во времени одно. го иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов, соединенным входом с одним иэ выхог дов блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармони-. ческих составляющих, и сумматоррм, соединенным входами с выходом функционального преобразователя и в1 орыь выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармо" нических составляющих, а выходом со вторым входом фазоизмерительного блока.

Дополнительно блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоящей иэ узла пространственного разделения сложно-модулированного сигнала на ортorональные по измеряемому параметру гармонические составляющие, соединенного входом с выходом оптикоэлектронного измерительного преоб, разователя, двух фотоприемнйков, установленных на выходах узла прост- ранственного разделения сложно-модулированного сигнала на ортогональные по измеряемому параметру гармонические составляющие, и двух избирательных усилителей первой гармоники, каждый из .которых соединен входом с выходом соответствующего фотоприемника, а выходом, соответственно,, со входом сумматора и со входом Функционального преобразователя выходом подключенного ко второму входу сумматора.

Блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоящей из фотоприемника, установ ленного на выходе оптико-электронно го измерительного преобразователя, избирательного усилителя второй rap моники, соединенного входом с выходом фотоприемника, а выходом с одним иэ входов сумматора, избира- . тельного усилйтеля первой гармоники, соединенного. входом с выходом фотоприемника, удвоителя частоты, соединенного входом с выходом избиратель. ного усилителя первой. гармоники, а выходом со входом функционального преобразователя, а фазоизмерительный блок иа входе, соединенном с выходом сумматора, содержит делитель частоты °

Функцмональный преобразователь во времени одного из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов выполнен в виде квадратурного фазовращателя, соединенного вхо.— дом с выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, а выходом

15 с одним из входов сумматора.

На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления способа преобразования измерительной информации; иа фиг. 2 — вариант схемы блока

2О пространственного выделения ортогональиых по измеряемому параметру гармонических составляющих; на фиг.3вариант схемы блока спектрального выделения ортогональных по измеряе2 мому параметру гармонических составляющих.

Устройство (фиг. 1) для осуществления способа преобразования измерительной информации содержит оптикоэлектронный измерительный преобразователь 1, блок 2 выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, источник

3 модулирующего напряжения, функциднальный преобразователь 4 во времени одного из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов, сумматор 5, фазоизмерительный блок б и блок 7 регистрации фазы.

При этом блок 2 выделения орто40 гональных по измеряемому параметру гармонических составляюших соединен входом с выходом оптико-электронного измерительного преобразователя 1, с одним из входов которого, соединен выходом источник 3 модулируЮщего напряжения. Блок 2 выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих вйходами соединен со входами блока 4 функционального преобразователя во времени одного из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов и одним из входов сумматора 5, второй вход которого соединен с выходом блока

4, Фаэоизмерительный блок 6 соединен входами с выходами источника 3 модулирующего напряжения и сумматора 5, а выходом со входом блока 7 регистрации фазы, Первый вариант схемы блока 2 выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих (фиг. 2), содержит узел 8 пространственного разделения сложномодулированного сигнала на ортого737783 нальные пи измеряемому параметру гармонические составляющие, соединенный входом с выходом оптикоэлектранного измерительного преобразователя 1, два-фотоприемника 9 и 10, установленные на выходах узла 8, и два избирательных усилителя 11 и

12 первой гармоники, каждый иэ которых соответственно соединен входом с выходом фотоприемников 9 или 10, а выходом соответственно со входом сумматора 5 и со входом функциональнот о преобразователя 4.

Второй вариант схемы блока 2 выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих (фиг. 3) содержит фотоприемиик

13, соединенный входом с выходом оптико-электронного измерительного преобразователя 1, избирательный усилитель 14 второй гармоники, со»» единенный входом с выходом фотопри- 20 емника 13, а выходом со входом сумма- тора 5, избирательный усилитель 15 первой гармоники, соединенный входом с выходом фотоприемника 13, а выходом со входом удвоителя частоты 16, вы-., 35 ход которого соединен со входом функционального преобразователя 4.

Функциональный преобразователь 4 во времени одного из ортогональным по измеряемому параметру гармоничес- ЗО ких сигналов выполнен в виде квад- ратурного фазовращателя, соединенного входом с выходом блока 2 выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляю- . З4 щих, а выходом со входом сумматора 5.

РаспРеделение освещенности на выходе интерференционного измерительного преобразователя "с интерфе: ренционной модуляцией, являющегося 4О одной иэ возможных реализаций опти-. ко-электронных измерительных преоб разователей, имеет вид

E =- (1 Соя Л х,совл(а8i àà t)-Si х °

Е г (tþ l7ilt% 4й

4Х

° >i (а 3 t), где E — максимальное значение освещенности, — измеряемое перемещение, A. — — длина волны источника излучения, а — амплитуда модуляции.

Пространственное разделение сложного сигнала на ортогоналЬные отноСительно о составляющие реализуются блоком 8, выполненным, например, в . виде полупрозрачной пластины (фйг.2) и двух шелевых диафрагм, вырезаеМым иэ одной пространственно-разделенной пластиной интерференционной полосы участков, сдвинутых в прост- 40 ранстве на четверть периода интерференционной картины. Фотоприемники

9 и 10 преобразуют ортогональные по измеряемому параметру сложно-модулированные оптические сигналы в 65 электрические сигналы, иэ которых избирательными усилителями 11 и 12 выделяют сигналы первой гармоники модулирующего напряжения.

В случае использования в качест. ве оптико-электронного измерительного преобразователя 1, например, интерференционного преобразователя с модуляцией оптической разности хода (фиг. 3), осуществляют спект:ральное разделение.сложно-модули1 ованного сигнала на ортогональные по измеряемому параметру составляющие °

С выхода сумматора 5 сигнал посту-. ,пает на вход фазоизмерительного бло ка б, где его частота предварительно уменьшается в два . раза делителем частоты.

Фаза полученного сигнала сравни,вается с фазой модулирующего напряжения. На выходе фазоизмерительного блока б получают информацию об измеряемом параметре в виде Йч. = K (о, которая регистрируется в блоке 7 регистрации фазы.

Предлагаемый способ и устройство позволяет повысить точность измерения и линейность преобразования информации.

Формула изобретения

1. ° Способ преобразования измери:тельной информации в системах с пространственно-временной модуляцией. по гармонйческому закону, заключающийся в том, что из сложно-модулиро,ванного сигнала на выходе системы

I, выделяют сртогональные по иэмеряемоху параметру гармонические составляющие и по ним определяют сдвиг .фазы информационного сигнала относи тельно опорного, о т л и ч а ю щ и й1

:с я тем, что, с целью повышения точ ности и линейности преобразования измерительной информации, один из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов функционально преобразуют во времени, суммируют преобразованный сигнал с другим ортогональным по измеряемому параметру гармоническим caz íàëoM, производят сравнение фазы суммарного нащ>яжения с фазой модулирующего напряжения и по их разности судят, об измеряемой информации.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что функциональное преобразование во времени одного иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов осуществляют путем сдвига его фазы на 90

3. Устройство для осуществления способа преобразования измерительной информации по п.l, содержащее оптико737783 е электронный измерительный преобразователь, блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, соединенный входом с выходом оптико-электронного изме: рительного преобразователя, источник 5 модулирующего напряжения, соединенный. выходом с одним иэ входов оптикоэлектронного измерительного преобразователя, фазоизмерительный блок, соединенйый одним иэ входов с выходом ис.точника модулируюшего напряжения, и. блок регистрации фазы, соединенный входом с выходом фаэоизмерительного блока, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности и ли- 1- . нейности преобразования измерительНой информации, оно снабжено функциональным преобразователем во времени .одногб иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов, соединенным входом с одним из 20 выходов блока выделения ортогональных по измеряемому-параметру гармонических составляющих, и сумматором, соединенным входами с выходом функ ционального преобразователя и вторым 25 выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, а выходом со вторым входом .фазоизмерительного блока. . 30

4. Устройство по п.З, о т л ич. а ю ш е е е я тем, что в нем блок выделения ортогональных по измеряе†-мому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоя 3$

Шей из узла пространственного разде ления сложно-модулированного сигнала на ортогональные по измеряемому параметру гармонические составляющие, соединенного входом с выходом оптй- @ ко-электронного измерительного преобразователя, двух фотоприемников, установленных на выходах узла пространственного разделения сложно-модулированного сигнала на ортогональные ,.по измеряемому параметру гармоничес-, кие составляющие, и двух избирательных усилителей первой гармоники, каждый из. которых соединен входам с выходом соответствующего фотоприемника, один из избирательных усилителей соединен выходом со входом сумматора, а второй — со входом функционального преобразователя.

5; Устройство по п.4, о т л и чающее с ятем, что в нем блок выделения ортогональных JIo измеряемому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоящей из фотоприемника, установленного на выходе оптико-электронного измерительного преобразователя, избирательного усилителя второй гармоники, соединенного входом * выходом фотоприемника, а выходом с одним из вхо- дов сумматора, избирательного усилителя первой гармоники, соединенного входом с выходом фотоприемника, удвоителя частоты, соединенного входом с выходом избирательного усилителя первой гармоники, а выходом со входом функционального преобразователя, а фазоиэмерительный блок на входе, соединенном с выходом сумматора, содержит делитель частоты.

6. Устройство по п,4, о т л и— ч а ю щ е е .с я тем, что в нем функциональный преобразователь во времени одного иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов выполнен в виде квадратурного фазовращателя, соединенного входом с выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих а выходом с одним иэ входов сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Квторское свидетельство СССР

Р 228965, кл. G 01 В 11/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 178180, кл. Н 03 К 13/08, 1964 (прототип) .

737783

Тираж 801 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3641

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Составитель П.IOpos

Редактор Е. Дорошенко Техред И.Нинц Еорректор А. Гринденко