Способ измерения перемещения растрового преобразователя Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерит ельной технике и может быть использовано при построении растровых преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности путем исключения погрешностей.

На чертеже представлена функциональ- ная схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит генератор 1, синхронизированный генератор 2, вход которого подключен к выходу генератора 1, оптически связанные источник 3 света, модулирую- щий вход которого подключен к первому выходу синхронизированного генератора 2, растровую систему 4, состоящую из измерительного и индикаторного растров, модулирующего элемента, связанного с индикаторным растром, вход модулирующего эле- мента подключен к второму выходу синхронизированного генератора 2, фотоприемник 5, избирательный усилитель 6, вход которого подключен к фотоприемнику 5 и фазометр 7, входы которого подключены к выходу генератора 1 и выходу избирательного усилителя 6.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует сигнал, поступающий на опорный вход фазометра 7 и вход синхронизированного генератора 2, осу- ществляющего деление частоты на два.

Сигнал, формируемый на первом выходе синхронизированного генератора 2, поступает на модулирующий вход источника 3 света, формирующего поток излучения, модулированный по гармоническому закону. Сигнал, формируемый на втором выходе синхронизированного генератора 2 поступает на вход модулирующего элемента растровой сие темы 4. Модулирующий элемент, например пьезопластина, связан с индикаторным растром. Сканирование индикаторного растра относительно измерительного растра, связанного с объектом, осуществляется по гармоническому закону с амплит- тудой сканирования, меньшей периода измерительного и индикаторного растров. Часто- та модуляции потока излучения источника 3 света равна частоте сканирования индикаторного растра относительно измерительного, входящих в растровую систему 4, а фаза модуляции сдвинута относительно фазы сканирования на 90°. Поток излучения от источника 3 света, прошедший растровую систему 4, падает на фотоприемник 5, преобразующий световой поток излучения в электрический сигнал. Гармоническая составляющая электрического сигнала с частотой, равной удвоенной частоте сканирования индикаторного растра относительно измерительного растра, выделяется избирательным усилителем 6, выходной сигнал с которого поступает на измерительный вход фазометра 7.

Электрический сигнал, формируемый на выходе фотоприемника 5, имеет сложную форму и определяется выражением:

(l- -fntCos it) 1 + т2С05(- -Ал:+тзХ

XsmcuO

где 1/5 - текущее значение напряжения на

выходе фоГоприемника;

Лз - амплитудное значение напряжения на выходе фотоприемника;

т. -индекс амплитудной модуляции источника света;

(О - частота амплитудной и фазовой модуляции;

т2 - коэффициент, характеризующий контраст полос, формируемых на выходе растровой системы;

d - период измерительного и индикаторного растров;

AJC - величина измеряемого перемещения;

тз - индекс фазовой модуляции, определяемый амплитудой сканирования индикаторного растра относительно измерительного.

Сигнал, выделяемый избирательным усилителем 6, определяется выражением:

f/6 Ае cos(2(at + - Ал;),

где f/6 - текущее значение напряжения на выходе избирательного усилителя; Лб - амплитудное значение напряжения на выходе избирательного усилителя.

Величина определяет фазу сигнала с частотой, равной удвоенной частоте сканирования индикаторного растра относительно измерительного растра, которая измеряется фазометром 7, на опорный вход которого поступает опорный сигнал с генератора 1. Фазовый сдвиг, измеряемый фазометром 7, линейно связан с величиной перемещения измерительного растра, относительно индикаторного растра, входящих в растровую систему 4.

Использование способа позволяет повысить точность измерения растрового преобразователя в результате уменьшения погрешностей, вызываемых изменением среднего потока излучения источника света и изменением скорости перемещения измерительного растра относительно индикаторного.

Формула изобретения

Способ измерения перемещения растрового преобразователя, заключающийся в том, что освещают растровое сопряжение, образованное измерительным и индикаторным растрами, источником света, сканируют индикаторный растр относительно измерительного по гармоническому закону с амплитудой сканирования, меньшей периода растров, преобразуют световой поток, прошедший растровое сопряжение, в электрический сигнал, выделяют гармоническую составляющую электрического сигнала с часто

той, равной удвоенной частоте сканирования индикаторного растра относительно измерительного растра, формируют опорный сигнал, частота которого равна удвоенной частоте сканирования индикаторного растра относительно измерительного растра, и измери- тельный сигнал, измеряют фазовый сдвиг измерительного сигнала относительно опорного сигнала, по величине измеренного фазового сдвига определяют величину перемещения измерительного растра относитель- но индикаторного растра, отличающийся тем,

что, с целью повышения точности измерения, модулируют поток излучения источника света по гармоническому закону с частотой, равной частоте сканирования индикаторного растра относительно измерительного растра, и фазой, сдвинутой относительно фазы сканирования на 90°, а в качестве измерительного сигнала используют выделенную гармоническую составляющую с частотой, равной удвоенной частоте сканирования индикаторного растра относительно измерительного растра.

7

г

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения погрешностей от внешних влияний. Световой поток, модулированный по косинусоидальному закону, направляют на растровое сопряжение, пространственно модулируемое по синусоидальному закону с частотой модуляции светового потока. Световой поток, прошедший растровое сопряжение, преобразуют фотоприемником в электрический сигнал. Из электрического сигнала выделяют гармоническую составляюшую с частотой, равной удвоенной частоте модуляции светового потока. Фазу гармонической составляющей измеряют по отношению к опорному сигналу, имеющему частоту, равную удвоенной частоте модуляции светового потока. По измеренной разности фаз судят о взаимном перемещении растров растрового преобразователя. 1 ил. se IS9 4; 4 00 ел