Способ измерения перемещений и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01B21/00 

О

00

со

О)

2. Устройство для измерения перемещений, содержащее источник света и модулятор, связанный с ним, и установленные по ходу светового пучка оптическую систему, связываемую с контролируемым объектом, и сдвоенные фотоприемники, генератор синусоидального напряжения, соединенный с модулятором, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено фильтром нижних частот, генератор сннусоидал1 ных напряжений выполнен квадра1урным, фотоприемники соединены последовательно, выход первого фотоприемника, соединенный с входом второго, подключен к фильтру нижних частот, вход первого фотоприемника и выход второго соединены с соответствующими выходами генератора синусоидального напряжения, а выход фильтра нижних частот является выходом устройства.

1. Способ измерения перемещений, заключающийся в модуляции светового пучка, направляемого на контролируемый объект, получении двух синфазных переменных сигналов, по изменению с противоположными знаками амплитуд которых определяют перемещение, о тличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, модулируют первый и второй переменные сигналы соответственно синусоидальным и косинусоидальным сигналами, частота которых равна частоте модуляции светового пучка, выделяют низкочастотную составляющую из разности полученных сигналов, по уровню которой определяют величину перемещения.

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения как линейных, так и угловых перемещений, в частности, в станкостроении для измерения перемещений рабочих органов

станка.

Известен способ измерения перемещений, заключающийся в модуляции светового пучка, направляемого на контролируемый объект, получении двух синфазных переменных сигналов, по изменению с противоположными знаками амплитуд которых определяют перемещение 1 .

Для уменьшения влияния температуры и фоновой засветки, на точность измерений в известном способе предусмотрены вычислительные операции над выходными сигналами фотоприемни.ков, что существенно повьппает сложность проведений измерений и снижает достоверность полученных результатов,

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее источник свет и модулятор, связанный с ним, и установленные по ходу светового пучка оптическую систему, связываемую с контролируемым объектом, и сдвоенные фотоприемники, генератор синусоидального напряжения, соединенный с модулятором 1 .

Наличие модулятора интенсивности светового потока несколько повышает помехоустойчивость устройства, однако недостаточно ввиду влияния случайных флуктуации мощности излучателя и посторонней засветки.

Недостатком известных способа и устройства является невысокая

помехоустойчивость и достоверность измерений.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерений перемещений, заключающемуся в модуляции светового пучка, направляемого на контролируемый объект, получении двух синфазных переменных сигналов, по изменению с противоположными знаками амплитуд которых определяют перемещение, модулируют первый и второй переменные сигналы соответственно синусоидальным и косинусоидальным сигналами, частота которых равна частоте модуляции светового пучка, выделяют низкочастотную составляющую из разности полученных сигналов, по уровню которой определяют величину перемещения.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство для измерения перемещений, содержащее источние света и модулятор, связанный с ни и установленные по ходу светового пучка оптическую систему, связываемую с контролируемым объектом, и сдвоенные фотоприемники, генератор синусоидального напряжения, соединенный с модулятором, снабжено фильтром нижних частот, генератор синусоидальных напряжений выполнен квадратурным, фотоприемники соединены последовательно, выход первого фотоприемника, соединенный с входом второго, подключен к фильтру нижних частот, вход первого, фотопрнемника и выход второго соединены с соответствующими выходами генератора синусоилального напряжени а выход фильтра нижних частот являет выходом устройства. На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения перемещений Устройство для измерения перемещений содержит генератор 1 синусоида ного напряжения, выполненный квадратурным, модулятор 2 подключенный к выходу последнего, источник 3 света, соединенный с модулятором, установленные по ходу светового луча оптическую, систему 4, жестко связываемую с контролируемым объектом 5, и сдвоенные фотоприемники 6 и 7, соеди последовательно, и фильтр 8 нижних частот, выход которого являет ся выходом устройства, выход первого фотоприемника 6, соединенный с входо второго фотоприемника 7, подключен к фильтру В нижних частот, вход первого фотоприемника 6 и выход второго соединены с соответствующими выходами генератора 1 синусоидального напряжения. Способ реализуется с помощью устройства следующим образом. Напряжение с выхода генератора 1 синусоидального напряжения подают на вход модулятора 2, осуществляя таким образом синусоидальную модуляцию интенсивности светового пучка. Световой пучок источника 3 света проходя через оптическую систему 4, перемещающуюся вместе с контролируемым объектом 5, изменяет свое направ

ление в пространстве, что приводит к перемещению светового пятна по поверхности сдвоенных фотоприемников 6 и 7. Фотоприемники 6 и 7 расположены вдоль прямой, по которой перемещается световое пятно, вследствие чего их сопротивления изменяются с противоположными знаками. Это приводит к тому, что напряжение U , поступающее с их общей точки на вход

та 5, измеряют, например, вольтметром постоянного тока.

Таким образом, за счет применения предлагаемого способа измерения в средН-.м в 2-3 раза уменьшается чувствительность устройства к фоновой засветке фотоприемников источниками естественного .и искусственного освещения и случайным флуктуациям мощности излучателя. тра 8 Н1 гжних частот, изменяется едующей зависимости; Ur.(u. амплитудное значение напряжения; частота сигнала генератора 1; - сдвиг фазы по отношению к сигналу на выходе генератора 1, соединенного с фотоприемником 7, величина которого пропорциональна величине перемещения объекта 5. следствие модуляции интенсивности ового пучка A /4sinuJi , Л - амплитудное значение напряжения на выходе освещенного фотоприемника 6 или 7 при нулевом перемещении объекта 5, да л1л(to-t+ | sio u)i V-co5(2u;-t + Vl . спользуя фильтр 8 частот подавления составляющей удвоенной оты, получают на выходе устройства ал ВЫХ 2 К - коэффициент передачи фильтра 8. апряжение выходного сигнала, завие от величины перемещения объек