Фотоэлектронное устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1984 года по МПК G01B21/00 

18, включенного между фотоприемником 7 и информационными входами син хронных ключей 10 и 12, синхронизирующие входь которых соединены с вы ходами мультивибратора , соединенными с входами соответствующих вентильных элементов 16, 17, управляющие входы каждого из которых подклю чены к одному из дифференцирующих усилителей 14 и 15. Контролируется перемещение объекта 19. Устройство работает следующим об разом. При включении устройства мультивибратор 1 попеременно подает на ис точники 3 и 4 света прямоугольные импульсы напряжения высокой (несуще частоты, обеспечивая их попеременно импульсное свечение. Вентильные 16 и 17, расположенные меж ду плечами мультивибратора 1 и соот ветствующими источниками света 16 и 17, определяют интенсивность этих световых импульсов. При освещении растрового сопряжения из индикаторкой и измерительной шкапы светом ис1ОЧНИКОВ 3 и 4, появляется растровая картина, причем полосы двух ее частей смещены одни относительно других на 0,5 полосы. Освещенность обеих половин картины модулирована световыми импульсами от источников 3 и 4 света. При проектировании обеих поло вин картины на фотоприемник 7 их суммарная освещенность преобразуетс в биполярные переменные фотоэлектрические сигналы несущей частоты,причем их амплитуда и фаза зависят от соотношения освещенностей обеих поло вин растровой картины. При перемещении контролируемого объекта 19 на каждой половине растровой картины освещенность изме няется по за:;ону, являющемуся суперпозицией синусоидальной огибающей и фона« В результате суммирования и модуляции освещенностей от обеих половин растровой картины каждая ее полоса преобразуется в две пучности переменного фотоэлектрического сигнала, причем огибающие 20 -и 21 пучностей сМо фиг.2) соответствуют изменению освещенностей на каждой из половин растровой картины, Отсчетные точки 22 (точки нулевой амплитуд переменного сигнала) образуются при пересечении огибаиощих 20 и 2i в узлах. Фаза пульсаций несущей частоты изменяется по отнощению к фазе пульсаций мультивибратора 1 на 180 при переходе через огсчетные точки 22. Это связано с тем, что при прохождении одной пучности переменного сигнала преобладают пульсации сигнала от одной половины растровой картиньц при прохождении другой - от смежной половины, где пульсации сдвинуты на 80 . Если освещенности обеих половин растровой картины одинаковы, отсчетные точки 22 совпадают с центральны1 И точками 23 каждой синусоидальной кривой; ампл-итудь обоих пучностей переменных сигналов равны фиг.2,а), В случае,если освещенности различны, огсчетные точки 22 не совпадают с центральными точками (фиг,2,в) и это определяет ошибку измерения линейных перемещений. Амплитуды последовательных пучностей переменных сигналов различны. Детектор 8 выделяет из вышеуказанных пучностей переменных сигналов низкочастотные составляющие (фиг.26,г) а блок 9 отсчета перемещений фиксирует их. При равенстве освещенностей обеих половин растровой картины (фиго2,б) пиковые напряжения, последовательных низкочастотных составляющих сигналов равны, ощибки в измерении линейнь х перемещений, связанные с ошибками в их фиксации, либо со смещением отсчетных точек, отсутствуют, В противополох ном случае (фиг.2,г) меньшие по пиковому напряжению низкочастотные составляющие могут не достичь порога срабатывания блока 9 отсчета перемещений, что ведет к ошибкам в измерении. Устранение этих ошибок осуществляется следующим образом. Выпрямитель 18 пропускает только однополярные пульсации переменного сигнала, приведенного на диаграмме (фиг,2а. в), они поступают на информационные входы синхронных ключей IО и 12 и проходят на соответствующие детекторы II и 13 уровня только в том случае, если совпадают по фазе с импульсами от yльтивибpaтopa 7, которые попеременно открывают ключи 10 и 12. Фаза пульсаций в узлах изменяется а j 80 по отношению к фазе импульсного сигнала, снимаемого с Л1эбого ялеча мультивибратора I,

На детекторах 11 и 13 уровня происходит раздельное формирование пиковых напряжений U и U чередую вщхся К и K-J-I пучностей перененного сигнала,

При подаче этих напряженш НЕ вход усилителей 14 и I5 на их выходах образуются сигналыJ пропорци:о нальные разности U - V: s на выходе одного с положительным sHaKOMj на выходе другого - с отрицательным. Эти сигналы поступают на управляющие входы вентильных элементов 16 и 17j изменяют их пропускание, ,ввличи ну проходящих через них импульсов от yльтивибpaтopa 1 к источникам 3 и 4 светаJ а следовательно, и величину световых импульсов 5 испускае:мых эти1--1И иcтoчiiикa ш ПрИ этом изменение интенсивности световых импульсов для обеих, половин растровой картишд осуацествляется обратно пропордионапьно isasHOcTH соответствующих пиковых напряжен 1Й сигнала до их полного ураliiHsaHMH, а приведение к нулю разности и - и способствует устранению ошибок измерения линейных перемеще:ншй,,

Предаага€ Ь1ое устройство рдя уравнивания амплитуды последовательных колебаний сигнала работает в режиме автоматического регулирования. Выделение и отсчет низкочастотных колебаний происходит одновременно с уравнением из, амплитуд и устранения ошибки измерения линейных перемещек -ш,, что повышает точность и надежность измерений.

ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее мультивибратор, соединенные последовательно детектор и блок отсчета перемещений, датчик перемещений в виде оптически связанных двух источников света, измерительной и индикаторной шкал с нанесенными на них растровыми решетками и фотоприемника, растровая решетка нанесена на индикаторную шкалу в виде двух растров, сдвинутых один относительно другого на половину периода растра, и каждый растр оптически сопряжен с одним из источников света, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности и надежности, оно снабжено выпрямителем, подключенным к выходу фотоприемника, двумя синхронными ключами, параллельно подключенными информационными входами к выходу выпрямителя, а синхронизирукяцими к соответствующим выходам мультивибратора, двумя детекторами уровня, двумя дифференциальными усилителями, двумя вентильными элементами, включенными между управляюошьм входами соответствующих синхронных ключей и входами соответствующих источников света, выход первого синхронного ключа соединен с входом первого детектора уровня, выход которого соединен с инвертируюпщм входом первого и неинвертирующим входом г О) второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом первого-вентильного злемента, выход второго синхронного ключа соединен с входом второго детектора уровня, выход которого соединен с инвертирующим входом второго и неинвертирукицим входом первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом второго 1C вентильного злемента, измерительная О) шкала выполнена подвижной, связывае00 мой с исследуемым объектом. О)

I

20

i

21

Ц7

2Ъ