Устройство для измерения малых зазоров Советский патент 1986 года по МПК G01B21/16 

1

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике и может быт использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями, в частности для измерения динамического неконтакта между магнитной головкой и поверхностью диска.

Цель изобретения - обеспечение автоматизации измерения за счет определения и регистрации величины зазора в заданном коде, например десятичном.

На фиг,1 изображена блок-схема устройства для измерения малых зазоров; на фиг.2 - формирование дискретных сигналов на выходах компараторов

Устройство содержит двухчастотный источник 1 света, два светоделителя 2 и 3, светоделитель 3 делит световой поток на две ветви, два светофильтра 4 и 5 для пропускания световых потоков определенных частот и установленные в соответствующих бет- вях фотодетекторы 6 и 7, связанные светофильтрами 4 и Sj компараторы 8 - 14, дешифратор 15, соединенный с ними и состоящий из входных инверторов и копъюнкторов, формирующих сигналы, соответствующие каждой комбинации дискретных сигналов, и дисплей 16 для индикации результатов измерения зазора между поверхностями 17 и 18, компараторы 8-11 соединены с фотодете чТором 6, а компараторы 12 - 14 - с фотодетектором 7 .

Устройство работает следующим образом.

Излучаемый источником 1 световой поток проходит через первый светоделитель 2 и направляется на измеряемый зазор, образуемый поверхностями 17 и 18. Отраженные этими поверхностями лучи интерферируют и светоделителем 2 направляются на второй светоделитель 3. Последний делит луч надвое и направляет через светофильтры 4 и 5 , каждый из которых пропускает свет определе 1ной частоты на фотодетекторы 6 г 7. При детектировани интерферировавших волк фотодетекторами 6 и 7 сигналы на их выходах являются тригонометрическими функциями зазора между поверхностями 17 и 18.

2И-со

4 , -;r-h Л,

и ;

..

Лт

9 . J

где и , и - сигналы на выходах фотодетекторов:(i1 (,) f 1.Д, и - константы, определяемые конструкцией оптической части устройства;

1,,2- длины волн света, пропускаемые фильтрами; h - величина зазора. Эти сигналы изображены на диаграм- мах и и (фиг.2) с учетом коэффициента , аргумента h, означающего, что период сигналов равен . Поэтому положение вершин этих кривых по оси абсцисс может выражаться через длину волн света А, и А как Л,/4,/4, ,/4, 3 у4 и т.д. По графикам кривых U и видно, что разница между вершинами за первый полупериод следующая ()(-2-,) /, за второй 2(ij- /l,)/4,3a третий 3.-71,)/4,а после п периодов п (т.- Д,)/4. Отсюда следует, что однозначное определение величины зазора по уравнениям (1) возможно до совпадения начала полупериодов, когда

п( Л,,--Л,) Лг

4 4 Следовательно, диапазон L однозначного определения величины зазора h будет

1 -1- --24 4 ,- , При помощи компараторов 8-14

кривые заменяются совокупностью сигналов I) j (фиг. 2). Сигнал равен единице, если сигнал на выходе фотодетектора 6 или 7 больше установленного уровня срабатывания компаратора, и равен О, если меньше. Количество компараторов должно подбираться таким образом, чтобы шаг выделения диапазона L был равен разнице полупериодов кривых () (yj- /,)/4 в п

(п 1,2 ,...) раз MeHbuje.

Соб.пюдение этого требования необходимо для обеспечения изменения . уровня составляющих D, - D-j только на стыках шагов, так как изменение

их уровня в пределах шага вызьгоает неоднозначность кода, получаемого на выходах компараторов, т.е. для разных шагов получаются одинаковые коды. С учетом этого количество шагов

деления одного полупериода кривой

(

равно

К,

X,

А,

Л,- А,

а кривой и

2

U)

- 4

Х 1 Лг

4

Из фиг.2 видно,-что логический сигнал, формируемьм от последнего шага деления полупериода, постоянно равен нулю. Поэтому число компараторов m на, единицу меньше числа К шагов деления полупериода соответствующей кривой, а именно

Ч Ч ,- Л, Л,--Я,

- 3 x,

г- -Л,

Уровень и, ..., U| (фиг.2) срабатывания компараторов вычисляется по формулам (1) путем подставки величин

h (2-9l.)/4, 2( Х,- Хр/4,...,

K(.,)/4.

Каждая совокупность сигналов на выходах компараторов представляет собой набор значений, составляющих

2314094

D;|-D, характерный для одного конкретного шага в пределах диапазона L. Порядковый номер z шага представляет величину зазора

h Z

. А

Дешифратор 15 по конкретной совокупности сигналов на выходах компараторов 8-14 дает сигнал на своем выходе, порядковый номер которого .совпадает с порядковым номером шага, к которому эта совокупность относится, и тем самым дает информацию о величине зазора. Так, при поступлении на входы дешифратора 15 кода 111001 появляется сигнал на его выходе 12 (см.фиг.2), при этом величина зазора h 12(,)/4. Очевидно, что для получения сигнала на этом выходе, последний может быть реализован в виде выхода схемы И, на входы которой подключены прямые выходы компараторов 14, 13, 12, 9 и 8 и инвертированные выходы компараторов 10 и . 11, Другие выходы дешифратора 15 собраны аналогично на основании фиг.2 и табл,1, которые раскрывают к какому шагу отно сятся коды, которые в диапазоне L представляют ,

„(О

квантованные значения кривых U и U .

Сигнал на выходе дешифратора однозначно определяет результат измерения величины зазора и выводится на дисплей 16 для индикации результата измерения или на ЭВМ, осуществляющей сбор и обработку данных,

Формула изобретения

Устройство для измерения малых зазоров, содержащее оптически связанные двухчастотньй источник света, первый светоделитель и второй светоделитель, предназначенный для разделения светового потока на две ветви, два светофильтра, каждый из которых предназначен для выделения излучения одной из частот источника, устанвв

ленные в соответствующей ветви пня фотодетектора, оптически связанные со светофильтрами, и вычислительный блок, соединенный с фотодетекторами, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматизации измерения, вычислительный блок выполнен в виде дешифратора и индикатора на «го выходе, двух каналов, первый из которых содержит m компараторов, а второй - т компараторов, связанных с соответствующими входами дешифратора, при этом

.

л,

г - ,--с

55

где Л, и Л 2 частоты излучения источника света.

Изобретение относится к конт- ролвно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями, в частности, для измерения динамического неконтакта между магнитной головкой и поверхностью диска. Целью данного изобретения является автоматизация процесса измерения. регистрация величины зазора в определенном коде, например десятичном. Устройство для измерения малых зазоров содержит осветительную систему, светоделители, светофильтры и фотодетекторы, образующие две измерительные ветви, компараторы, входами подключенные к выходам фотодетекторов, и дешифратор, входами подключенного к выходам компараторов, при этом для формирования необходимого сигнала число компараторов в каждом из каналов, подключенных к соответствующей оптической ветви, равно соответственно m

„s

A 7

г„tftof.i

Составитель Е.Глазкова Редактор А.Долинич Техред И.Попович .

Заказ 2556/47 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

A 7

Ih

Корректор А, Ференц