Устройство для измерения угла поворота объекта Советский патент 1985 года по МПК G01B21/22 

фиеЛ Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано для измерения углов поворота, например, антенн, роторов генераторов, якорей двигате лей и т.д. Цель изобретения - расширение функ1щональных возможностей за счет измерения скорости поворота объекта На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройстваj на фиг. 2 - диаграммы сигналов на элементах схемы; на фиг. 3 - соединени отражателя с исследуемым объектом; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3. Устройство состоит из оптически связанных источника 1 излучения, отражателя 2, связываемого с исследуемым объектом 3, объектива 4, и фотоприемника 5, схемы обработки сигнала, содержащей соединенные пос ледовательно коммутатор 6 и измеритель 7 угла, соединенные последовательно источник 8 опорного напря|жения, компаратор 9, вторым входом соединеиньй с выходом фотоприемника 5 и вторым входом коммутатора 6, дифференцирующую цепочку 10, форми рователь 11 импульсов, счетчик 12, индикатор 13 скорости, генератор 14 тактовых импульсов и накопитель 15 импульсов. Вторые входы накопителя счетчика 12 и индикатора 13 скорости соединены с генератором 14. Первый вход накопителя 15 соединен с формирователем 11, а выход - с коммутатором 6. Устройство работает следующим образом. Источник 1 излучения, например оптический квантовый генератор, генерирует в непрерывном режиме монохроматическое когерентное излучение которое направляется на вращающийся объект 3 для измерения его угла поворота или скорости вращения. Это излучение отражается от отражателя имеющего цилиндрическую форму и закрепленного по периметру объекта 3. Отражатель 2 с переменным коэффициентом отражения по периметру выполнен из двух частей Б и В и.зеркальной отражающей поверхности (фиг.З и 4). Плотность вещества слоя Б пос тоянна, но с линейно изменяющейся толщиной слоя Б, поэтому имеет линейно изменяющийся коэффициент пропускания. Слой В предназначен для компенсации фазовых искажений при прохождении оптического излучения через слой Б. Отраженное от внутренней зеркальной поверхности Г оптическое излучение поступает на вход объектива 4 и проходит на вход фотоприемника 5. Последний преобразует оптическое излучение, отраженное от отражателя 2, в электрический сигнал. Мощность излучения при вращении объекта 3 изменяется по линейному закону, так как коэффициент отражения отражателя, закрепленного по периметру вращающегося объекта 3, изменяется также по линейному закону. При этом, если мощность оптического излучения, направленного на отражатель, закрепленный по периметру объекта 3, постоянна, то по величине мощности отраженного сигнала можно судить об угле поворота вращающегося объекта 3. Электрический сигнал, мощность которого соответствует мощности принятого оптического излучения с выхода фотоприемника 5 (эпюра S фиг. 2), поступает на первый вход компаратора 9. и на первый вход коммутатора 6. Коммутатор 6 пропускает напряжение с выхода фотоприемника 5 на вход измерителя 7 угла в том случае, если скорость вращения объекта 3 меньше, чем два оборота в секунду. Измеритель 7 угла представляет собой цифровой вольтметр, шкала которого проградуирована в единицах измерения угла поворота. Так как каждому значению величины напряжения на выходе фотоприемника 5 соответствует определенная величина угла поворота объекта 3, то индикатор угла непрерывно вьщает информацию о величине угла поворота объекта 3. В то же время напряжение с выхода фотоприемника 5 поступает на первый вход компаратора 9, на второй вход которого поступает опорное напряжение с выхода источника 8 опорного напряжения (эпюра г фиг. 2). В момент t равенства напряжений на обоих входах формируется напряжение определенного уровня. В момент времени, когда напряжение на втором входе становится меньше, чем на первом входе, компаратор 9 закрывается, и на его выходе устанавливается нулевой уровень (эпюра 6 фиг. 2). Выходной сигнал компаратора 9 диффереицируется дифференцирующей цепоч кой 10 (эпюра е фиг. 2), и положител ные продифферепцированные импульсы запускают формирователь 11 импульсов который формирует импульсы длительностью, удобной для дальнейшей обработки (эпюра ж фиг, 2), Импульсы с выхода формирователя 11 импульсов поступают на первый вход счетчика 12 и на первый вход накопителя 15 импульсов, которые запускаются тактовыми импульсами, следующими с периодом Т (эпюра J фиг, 2) и поступающими с выхода генератора 14 тактовых импульсов, Тактовые импульсы устанав ливают счетчик 12 в исходное состояние, и он в промежутке между их действием производит подсчет импульсов, поступающих с выхода формирователя 11 импульсов, количество которы соответствует числу оборотов объекта 3, а просуммированные импульсы за одну секунду несут информацию о скорости вращения объекта 3. Информа ция о скорости вращения объекта 3 выводится на индикатор 13 скорости. Импульсы с выхода формирователя 11 импульсов поступают на первьш вход накопителя 15 импульсов, где они суммируются по амплитуде за время между действием тактовых импульсов. Накопитель 15 импульсов представляет собой емкостный накопитель, который приводится в исходное состояние тактовыми импульсами, поступающими с выхода генератора 14 тактовых импульсов. Напряжение с выхода накопителя 15 импульсов (знюрд и фиг. 2) поступает на первый вход коммутатора, где сравнивается с определенным порогом. При превьппенин этим напряжением напряжения порога в коммутирующем элементе 6 он закрьгаается, и информация с вьпсэда фотрприемника 5 не проходит на вход индикато1за угла поворота объекта. Следовательно, предлагаемое устройство способно автоматически переключать режим работы, т.е. производить измерения угла поворота объекта вращения при вращении объекта со скоростью меньще, например, двух оборотов в секунду и производить измерения скорости вращения объекта при скорости вращения больше, например, одного оборота в секунду.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ОБЪЕКТА, содержащее оптически связанные источник излучения, отражающий элемент, связываемый с объектом, объектив и фотоприемник, и схему обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, за счет измерения скорости поворота объекта, схема обработки сигнала выполнена в виде соединенных последовательно источника опорного напряжения компаратора, дифференцирующей цепочки, формирователя импульсов, счетчика и индикатора скорости, соединенных последовательно накопителя импульсов, коммутатора и измерителя угла, и генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к вторым входам счетчика, индикатора скорости и накопителя импульсов, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, выход фотоё приемника подключен к вторым входам коммутатора и компаратора, а отражатель выполнен в виде цилиндра с линейно изменяюищмся по периметру коэффициентом отражения.