Устройство для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометре Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

10

I1254297

Изобретение относится к измериельной технике и может быть испольовано при создании эталонных и обазцовых установок, предназначенных ля поверки и градуировки измериельных преобразователей вибрации, еременных давлений и других периоически изменяющихся механических еличин.

Целью изобретения является повыение точности при градуировке за чет автоматизации процесса измереия амплитуды колебаний исследуемоо объекта.

На чертеже представлена структурая схема устройства.

Устройство предназначено для соеинения с интерферометром 1, в рабоей ветви которого находится исслеуемый объект, подключенный к задат- ику 2 колебаний, имекядим задатчик модулирующих колебаний опорного еркала.

Устройство содержит блок 4 управения, первый выход которого предназначен для соединения с задатчикрм 3 модулирующих колебаний, счетчик 5 периодов процесса, предназначенный ля соединения с задатчиком 2 колебаний, счетчик 6 интерференционных полос и два фотоприемника 7, 8, первый из которых подключен к счетчику 6, дифференциаторы 9, 10, первый и второй двухполупериодные выпрямители 1 1 , 12, первый, второй, третий, четвертый и пятьй компараторы 13-17, два источника 18, 19 опорного напряжения, пятивходовый элемент И 20, первый и второй триггеры 21 и 22,

триггер 23 Шмитта. Входы дифференциаторов 9, 10 соединены соответственно с выходами фотоприемников 7 и 8, выходы дифференциаторов 9 и 10 связаны соответственно через двух- полупериодные вьшрямители 11, 12с инвертирукщими входами компараторов 13, 14, неинвертирующие входы которых соединены с источником 18 опорного напряженияj а выходы связаны соответственно с первым и вторьм вхо- 50 полосы, дами элемента И 20. Выход задатчика 2 колебаний исследуемого объекта присоединен также через триггер 23 Шмитта к пятому входу элемента И 20. Кроме того, выход первого фотоприемника 7 соединен с инвертирующим входом третьего 15 и неинвертирующим входом четвертого 16 компараторов, неинвертирующийрующий в ров подк рому ист ния и об и четвер нены соо вертым в второго вертирую ра 17, н соединен ключен к элемента

5 дом перв рого сое рого три подключ чику 6

0 а устан 21, 22 управле

Блок полнен

25 бательн ратора сброса импульс чик 3 м зеркала блока 4 триггер

Устр образом

Зада объекта бания о время з баний о

40 опорном медленн обходим ных дол Небольш

45 в плоск дается виде по 8 распо между и

Пере ся счет управле 55 задатчи под дей ка-по ин ние .

30

35

0

50 полосы,

тирующий вход третьего 15 л-, инвертирующий вход четвертого 16 .компараторов подключены cooTBeTcf |e JHO к второму источнику 19 onopHCkco напряжения и общей шине. Выходы третьего 15 и четвертого 16 компараторов соединены соответственно с третьим и четвертым входом элемента И 20. Выход второго фотоприемника 8 связан с инвертирующим входом пятого компаратора 17, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход подключен к D-входу триггера 21, выход элемента И 20 связан с тактовым вхо5 дом первого триггера 21, выход которого соединен с тактовым входом второго триггера 22. Выход триггера 22 подключен к блоку 4 управления, счетчику 6 полос и счетчику 5 периодов,

0 а установочные входы обоих триггеров 21, 22 также соединены с блоком 4 управления.

Блок 4 управления может быть выполнен в виде низкочастотного коле5 бательного мультивибратора, одновиб-. ратора для формирования импульсов сброса и триггера для формирования импульса пуска интерферометра, Задат-, чик 3 модулирукяцих колебаний опорног о зеркала соединен с одновибратором блока 4, а другой выход блока 4 - с триггером 22.

Устройство работает следукячим образом.

Задатчик 2 колебаний исследуемого объекта создает периодические колебания объекта исследования, в то же время задатчик 3 модулирукицих колебаний опорного зеркала сообщает

0 опорному зеркалу интерферометра 1 медленное равномерное движение, необходимое для получения отсчета дробных долей интерференционных полос. Небольшим наклоном опорного зеркала

5 в плоскости Фотоприемников 7, 8 создается интерференционная картина в виде полос, причем фотоприемники 7, 8 располагают так, чтобы расстояние между их осями составляло четверть

0

5

полосы,

Перед началом измерений обнуляются счетчики 5 и 6, затем с блока 4 управления поступает сигнал пуска задатчику 3 модулирующих колебаний, под действием которого опорное зер- ка-по интерферометра начинает движение .

Сигналы фотоприемников 7, 8 поступают соответственно на дифференциаторы 9, 10, а с их выхода - на двухполупериодные выпрямители 11,12 Напряжение с выходов двухполупериод ных вьтрямителей 11, 12 подается на инвертирующие входы компараторов 13 14, на неинвертирукяцих входах компараторов 13, 14 присутствует некоторый уровень напряжения, который устанавливается при градуировке интерферометра 1. Таким образом, логические Т на выходах компараторов 13, 14 появляются в те моменты, когда модули первых производных выходных сигналов фотоприемников 7 и 8 меньше некоторой заданной величины. При соответствунлцем выборе опорного уроня напряжения такие условия могут создаться только в окрестностях максимумов и минимумов измеряемого колебания. При наличии сигналов от триггера 23 Имитта на пятом входе элемента И 20 конъюнкция сигналов от первого, второго и третьего компараторов 13, 14, 15 принимает значение 1 только в моменты прохождения исслед:, емым колебанием своего максимального значения.

В моменты, когда электрический сигнал с первого фотоприемника 7 находится в интервале напряжений от О до опорного некоторого UPP2 (величину Uoni определяют при настройке интерферо- метра), на выходах компараторов 15, 6 присутствует логическая , если одновременно с этим конъюнкция принимает значение 1, то в эти моменты на выходе элемента И 20 формиру- ются короткие импульсы.

Таким образом, условиями формирования этого импульса являются прохождение колебанием максимума и нахождение амплитуд электрического сигнала с фотоприемника 7 в пределах от О до Р наличии разрешения с блока 4 управления первый и второй триггеры 21, 22 срабатывают от этого импульса и тем самым раз- решают работу счетчиков 5 и 6, предварительно установленных в О сигналом от блока 4 управления. Следующий импульс приходит на вход триггера 21 в момент, когда фаза интерфе- ренционной картины изменяется на 180, но на выходе триггера 22 сохраняется логическая 1.

0

5

0

5

Как только изменение фазы ннтерО

ференционной картины достигает 360 , электрический импульс с выхода вле- мента И 20 вызывает новое срлбатыва- ние обоих триггеров 21 и 22.

Логический О на выходе триггера 22 останавливает работу счетчиков 5 и 6 и возвращает в исходное состояние блок 4 управления.

Для исключения ложных срабатываний триггера 21 служит пятый компа- ратор 17, подключенный к D-входу триггера 21. Эта цепь завершает срабатывание триггера 21 до тех пор, пока изменение фазы интерференционной картины меньше 180 .

В счетчике 6 интерференционных полос регистрируется число, равное N интерференционных полос, прошедших перед фотоприемником 7, а в счетчике 5 - число, равное m периодов колебаний исследуемого объекта.

Обнуление счетчиков 5 и 6 осуществляется командой с блока 4 управления. Результаты измерений (значения m и N) позволяют вычислить ам- плитУДУ оптической разности хода лучей интерферометра по формуле

-Г

4т

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометре, содержащее два фо- тоцриемника, счетчик числа интерференционных полос, счетчик периодов процесса и блок управления, первый выход которого предназначен для соединения с задатчиком модулирующих колебаний опорного зеркала интерферометра, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности при градуировке за счет автоматизации процесса измерения, оно снабжено двумя дифференциаторами, двумя двухполупериодными выпрямителями, пятью компараторами, двумя источниками опорного напряжения, пятивходо- вым элементом И, двумя D-триггерами и триггером Шмитта, входы дифференциаторов соединены с выходами соответствующих фотоприемников, первые фотоприемник, дифференциатор и двух- полупериодный вьтрямитель соединены последовательно, выход первого двух- полупериодного выпрямителя соединен

с инвертирующим входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом элемента И, вторые фотоприемник, дифференциатор и двух- полупериодный вьшрямнтель соединены последовательно, выход второго двух- полупёриодного выпрямителя соединен с инвертирующим входом второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходами третьего, четвертого компараторов и триггера Щмитта, вход которого соединен с информационным входом счетчика периодов процесса и предназначен также для соединения с эадатчиком колебаний исследуемого объекта, первьй фо- топриемник соединен с инвертирующим входом третьего компаратора, с неинвертирующим входом четвертого компаратора и с информационным входом счетчика числа интерференционных полос, второй фотоприемник соединен с инвертирующим входом пятого компараСоставитель Е.Глазкова Редактор Н.Швьщкая Техред А,Кравчук

Корр Подп

Заказ 4709/43 Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

тора, инвертирующий вход четвертого компаратора и не1-..1вертирующий вход пятого компаратора соединены с общей

шиной, выход пятого компаратора соединен с D-входом первого D-триггера, первый источник опорного напряжения соединен с неинвертирующими входами первого и второго компараторов, а

второй - с неинвертирующим входом третьего компаратора, элемент И - с С-входом первого D-триггера, ьыход которого - с С-входом второго D- триггера, у которого инверсный выход

замкнут на D-вход, R-входы D-тригге- ров соединены с вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к входам установки нуля счетчика периодов процессов и счетчика

числа интерференционных полос,входы разрешения счетчиков соединены с выходом второго D-триггера и подключены к входу блока управления, фотоприемники предназначены для установки на выходе интерферометра со сдвигом на четверть интерференционной полосы.

Корректор К.Сирохман Подписное

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности при градуировке за счет автоматизации процесса измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта. Устройство имеет два фотоприемника, две пары компараторов 13, 15 и 14, 17, подключенные к соответствукяцим фотоприемникам, выходы компараторов связ аны элементом 20 И, которьй соединен с соединенными последовательно триггерами 21 и 22, подключенными к блоку А управления. Фотоприемники 7, 8 сдвинуты относительно анализируемой картины на 1/4 интерференционной полосы. Блок 4 управления воздействует на задатчик 3. Происходит формирование импульса длительностью, равной интервалу времени, необходимому задат- чику 3 для изменения фазы интерференционной картины на 360 . 1 ил. Ж (Л Ю ел 4 tC CD