Фотоэлектрическое устройство для измерения перемещения объекта

 

(72) Автор изобретения

В. Ф. Кукушкин (71) Заявитель 7 (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к измеритепьной технике и может быть использовано дпя измерения линейных ускорений, уг новых скоростей и т.д.

Известны устройства дпя измерения перемещения объектов, содержащие за-, S креппенный на объекте пространственный оптический модулятор, выпопненный, например, в виде фотомаски с прозрачными участками, источник изпучения и измери10 тельную схему Ll) .

Наиболее бпиэким к изобретению по технической сушности явпяется фотоэпектрический. измеритель перемещения обт ектов, содержаший закреппенный на объ

15 екте пространственный модулятор, источник излучения, оптически связанный через модулятор с двумя фотоприемниками, формирователь эталонного сигнапа, соединенный через устройство управпения и регупятор интенсивности иэпучения с источником изпучения, два преобраэоватепя ток - напряжение, подкпюченные к фотоприемникам, блок формирования разност ного сигнапа, входы которого подкпючены к выходам преобраэоватепей ток-напряжение, а выход к бпоку регистрации (21.

Недостатком известных устройств явпяются погрешности измерений перемещения с изменением параметров источников излучения и фотоприемников по истечении дпитепьного времени.

11епь изобретения - повышение точности измерений перемешений за счет искпючения погрешностей, вызываемых нестабильностью характеристик источника изпучения и фотоприемников.

Поставпенная цепь достигается тем; что в устройство введен сумматор выходных сигнапов, входы которого соединены с выходами преобразоватепей ток-напряжение, а выход — с устройством управпения.

На фиг. 1 изображено устройство; на фиг. 2 - диаграммы, поясняюшие его работу.

3 90377

Устройство содержит фотоприемники

1 и 2, выходы которых соединены с входами преобразователей 3 и 4 (содержащих, например, операционные усилители) фототока в напряжение соответственно

7 выходы которых соединены с входами блока 5 формирования разностного сигнала, подключенного по выходу к блоку

6 регистрации, а также формирователь

7 этапонного сигнала, выход которого М подключен к входу устройства 8 управления, протифаэный вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого соединены с выходами преобразователей

3 и 4, а выход — с входом регулятора И

9, к выходу которого подключен излучатель 10 и модулятор (не показано), представляющий собой, например, перемещаемый в пространстве между изпучатепем

10 и фотоприемниками 1 и 2 экран с 30 щелью, обеспечивающей частичную засвет-, ку обоих фотоприемников о необходимом диапазоне перемешений, либо соответствующее растровое сопряжение, фотоприемники 1 и 2 расположены симметрично N относительно оси потока излучения, перпендикулярной к направлению перемещения экрана.

Устройство работает следующим образом„ ЗО

Поток изпучения разделяют нЖ два подпотока 11 и 12, фазы изменения которых в процессе перемещения относительно позиции М баланса подпотоков противоположны.. 35

Производят преобразование подпотоков 11 и 12 в эпектрические сигналы

13 и 14 соответственно и формируют разностный сигнал 15 равный разности 46 электрических сигналов 13 и 14. По знаку и вепичине раэностного сигнала судят о направлении и величине перемещения.

Сигнал 16 отрицатепьной обратной связи формируют путем спожения электрических сигналов 1 3 и 14.

Регупировку величины потока излучения производят путем усиления разности эталонного сигнапа 17 и сигнала 16 от50 рицатепьной обратной связи.

Электрическому сигналу 13 можно поставить в соответствие выходной ток фотоприемника 30 ипи выходное напряжение преобразователя 3 фототока в напряжение, а сигнапу 14 — выходной ток фотоприемника 2 .ипи выходное напряжение преобразователя 4 фототока в напряжение.

4 ф

Подключение фотоприемников 1 и 2 к инвертируюшим входам операционных усилителей, охваченных глубокой отрицательной обратной связью, обеспечивает ре— жим работы фотоприемников, близкий к режиму короткого замыкания, при котором в выходном токе их практически отсутствует темновой ток.

Разностному сигналу 15 соответстя ует выходной сигнал блока 5 формирования разностного сигнала.

Сигнал 16 отрицатепьной обратной связи формируется на базе транзистора 18 устройства 8 управления. Разность сигналов этапонного и отрицательной обратной связи, формируемая и предварительно усипиваемая дифференциапьной включенными транзисторами 18 и 19 устройства 8, используется дпя управпения регулятором 9 режима работы излучателя 10.

Поскольку изменения подпотоков в процессе перемещения относительно позиции их баланса противофазны, противо« фазны и изменения электрических сигнаrroB> cHrH rr oTpHrrQTBTIr íîé обратной связи практически не зависит от вепичины и направления перемещения,а величина его зависит от уровня потока излучения, Уровень этапонного сигнала 17 практически определяет (при достаточно бопьшом коэффициенте усиления устройства

8 управления и регупятора 9) уровень сигнапа 16 отрицатепьной обратной связи, т.е. автоматически устанавливаемый уровень потока излучения. Вследствие этого при формировании сигнапа 16 отрицатепьной обратной связи путем суммирования электрических сигналов 13 и

14 достигается автоматическая компенсация дестабилизирующего действия различных факторов как на коэффициент преобразования потока излучения в электрический сигнал, так и на уровень мощности излучения.

Форму па изобретения

Фотоэлектрическое устройство дпя измерения перемещения объекта, содержащее закрепленный на объекте пространственный оптический модулятор, источник изпучения, оптически связанный через модулятор с двумя фотоприемниками, формироватепь эталонного сигнапа, соединенный через устройство управпения и реSO гупятор интенсивности изпучения с источником иэпучения, два преобразоватеня ток-напряжение, подкпюченные к фон>приемникам, бпок формирования разностного сигнала, входы которого подкпючены к выходам преобразоватепей ток-напряжение, а выход - к бпоку регистрации о т и и ч а ю ш е е с я тем, что, I с целью повышения точности измерения за счет искпючения погрешностей, вызываемых нестабильностью характеристик источника изпучения и фотоприемников, в него введен сумматор выходных сиг3774 а панов, входы которого соединены с выходами преобраэоватепей ток-напряжение, а выход - с устройством управпения.

Источники информации, % принятые во внимание при экспертизе

1. Буэанова Л. К. и др. Попупроводниковые фотоприемники. M., Знергия, 1972, рис; 23.

2. Преснухин Л. H. и др. Фотоэпектрические преобразоватени информации.

М., "Машиностроение, 1974, с. 179 (прототип).

903774

Составитепь Ю. Впасов

Редактор Н. Джуган Техред М.Надь Корректор М. Демчик

Заказ 103/26 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипиап ППП Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4