Оптический датчик перемещений Советский патент 1985 года по МПК G01B21/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может использоватся для бесконтактного измерения перемещений и вибраций в широком диапазоне частот.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений.

На чертеже изображена схема датчика.

Датчик содержит световод 1, состоящий из пяти групп пакетов отводящих и подводящих светопроводов, у чтырех групп общих торцов светопроводов соответственно расположены: основной источник 2 света, опорный фотоприемНик 3, опорный источник

4света, основной фотоприемник 5, а пятая группа предназначена для связи с отражающей поверхностью перемещающегося объекта 6. Основной источник 2 света подключен к выходу первого операционного усилителя 7. Опорный источник 4 света подключен к выходу второго операционного усилителя 8. Инвертирующие входы усилителей 7 и 8 соединены и подключены к делителю напряжения, состоящему из опорного фотоприемника 3

и резистора 9, подключенного к источнику 10 стабилизированного напряжения. Неинвертирующие входы усилителя 7 через делитель 11 напряжения и коммутатор 12 и усилителя 8 через делитель 13 напряжения и коммутатор 14 подключены к источнику 10 стабилизированного напряжения. Управляемые входы коммутаторов 12 и 14 соответственно подключены к ft и а -выходам триггера 15, счетный вход которого подключен к генератору 16 модулирующей частоты. Основной фотоприемник

5подключен к селективному усилителю 17, а его выход через корректор

1В фазы подключен к демодулятору 19 управляемые входы которого подключены к й и & -выходам триггера 15. Выход демодулятора 19 подключен к регистрирующему прибору 20. Основной источник 2 света подключен к усилителю 7 через первый диод 21, а опорный источник 4 подключен к усилителю 8 через второй диод 22,

Оптический датчик перемещений работает следующим образом.

Световой поток от основного источника 2 света через отводящий па885362

кет светопроводов световода 1 попадает на отражающую поверхность исследуемого объекта 6, где предварительно установлен необходимый на5 чальный зазор между торцом световода и отражающей поверхностью объекта 6, отражаясь от которой, световой поток по подводящему пакету светопроводов направляется на

0 основной фотоприемник 5, на которьй также поступает по подводящему пакету светопроводов световой поток опорного источника 4 света. Модуляция светового потока основного источ5 ника 2 света и опорного источника 4 света осуществляется подачей на неинвертирующие входы операционных усилителей 7 и 8 периодических колебаний прямоугольной формы положи0 тельного напряжения с источника 10 стабилизированного напряжения, преобразование постоянного напряжения которого в два противофазных колебания прямоугольной формы происходит

5 с помощью коммутаторов 12 и 14.

На управляемые входы коммутаторов 12 и 14 подаются соответственно противофазные колебания прямоугольной формы с (3- и Q -выходов тригге0 ра 15. На счетный вход триггера

15 сигнал поступает с генератора 16 модулирующей частоты.

Стабилизация уровня светового потока основного 2 и опорного 4 источников света производится дискретно (импульсно). При этом в качестве элемента контроля используется поочередно с частотой модуляции опорный фотоприемник 3, включенный в цепь обратной связи операционных усилителей 7 и 8.

Схема стабилизации работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на

неинвертирующем входе операционного усилителя 7 напряжения на его инвертирующем входе положительно, а на выходе отрицательно, диод 21 заперт, а на источник 2 света не

поступает напряжение питания. После прихода импульса положительной полярности на неинвертирующий вход усилителя 7 с амплитудой, превьшающей напряжение на инвертирующем

входе, на его выходе появляется импульс положительной полярности, который через диод 21 поступает на основной источник 2 света. Затем

1. ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий источник света, световод, фотоприемник и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, он снабжен двумя диодами, двумч операционными усилителями, двумя делителями напряжения, двумя коммутаторами, триггером, генератором модулирующей частоты и резистором, световод выполнен в виде замкнутой системы из пяти последовательно соединенных групп пакетов подводящих и отводящих светопроводов, четыре группы общих торцов которых соответственно оптически связаны с основным источником света, опорным фотоприемником, опорным источником света и основным фотоприемником, а пятая группа общих торцов предназначена для оптической связи с перемещающимся объектом, при этом основной источник света и опорный источник света через диоды подключены к выходам соответствующих операционных усилителей, инвертирующие входы которых соединены и подключены к опорному фотоприемнику, а неинвертирующие входы через делители напряжения и коммутаторы подключены к выходам триггера, вход которого подключен к генератору модулирующей частоты. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен селективным усилителем, корректором фазы и демодулятором, основной kESEi фотоприемник через селективный усилитель и корректор фазы подключен к демодулятору, управляемые входы которого подключены к выходам триггера, а выход подключен к регистрирующему прибору.