Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испрль- зовано для измерения перемещений, деформаций и вибрации.

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет повышения числа отсчетных импульсов и за счет повьшения стабильности при изменении интенсивности излучения и действия помех.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения дробной час ти интерференционной полосы.

Устройство содержит два канала, каждый из которых состоит из последо вательно соединенных фотоприемника 1;1, 1.2, усилителя 2.1, 2.2 и формирователя 3.1, 3.2, выпрямителя 4.1, 4.2 и аналого-цифрового преобра зователя 5.1, 5.2, суммирующе-вычи- тающий блок 6, входы которого соединены с выходами усилителей ,2.1 и 2.2

первый 7 и второй 8 блоки формирования сигнала, комбинационную логическую схему 9, реверсивный счетчик 10, включенный на выходе схемы 9, первый 11, второй 12 и третий 13 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок 14 деления , информационные входы которого соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей 5.1 и 5.2, и блок 15 вычисления обратных тригонометрических функций, информационный вход которого подключен к выходу блока 14 деления, а управляющий вход - к выходу третьего элемента 13 ИСКПЮ- ЧАЩЕЕ ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Фотоприемники 1 расположены в таких точках интерференционной картины, что их выходные сигналы сдвинуты по фазе на ir/2. Усиленные в усилителях 2 сигналы преобразуются формирователями 3 каналов в прямоугольные импульсы. Суммирующе-вычитающий блок 6 формирует суммарный и разностный сигналы, которые преобразуются первым 7 и вторым 8 блоками формирования в прямоугольные импульсы, которые поступают на входы комбинационной логической схемы 9, формирующей восемь отсчетных импульсов за один период сигнала с фотоприемников В зависимости от направления перемещения отсчетные импульсы подаются на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 10, содержи260682г

мое которого А равно целой части интерференционной полосы.

Одновременно сигналы с фотоприемников 1 через выпрямители 4 поступа- 5 ют на входы аналого-цифровых преобразователей 5. Путем деления цифровых кодов модулей входных сигн алов в блоке 14 деления определяется тангенс или котангенс от текущей фазы

О входного сигнала. Управление блоком 14 деления производится таким образом, что в нем всегда происходит деление меньшего числа на большее с целью устранения переполнения 5 разрядной сетки блока. Сигнал управления блоком 14 деления формируется первым элементом ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 11 . Цифровой код частного с блока 14 деления поступает на информационный

20 вход блока 15 вычисления обратных тригонометрических функций arctg и arcctg, на выходе которого формируется цифровой код текущей фазы сигналов фотоприемника Т, равный дроб25 ной части интерференционной полосы В. Блок 15 вычисления тригонометрических функций управляет так, чтобы изменение вида вычисляемой функции arctg или arcctg происходило в два

30 раза чаще, чем смена делимого на делитель или наоборот в блоке 14 деления, что необходимо для того, чтобы текущая фаза сигналов нарастала в промежутках между отсчетными

35 импульсами целой части интерференционной полосы. При изменении направления перемещения изменение вида вычисляемой функции не происходит, что соответствует в данном случае

40 уменьшению текущей фазы, а следова- ,тельно и уменьшению величины абсолютного перемещения. Управляющий сигнал для блока 15 вычисления обратных тригонометрических функций формиру45 ется вторым и третьим элементами

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ 12 и 13. . Таким образом величина измеряемого перемещения L равна L А -ь В,

50 где А - целая часть интерференционной полосы, равная А

il ; Тб

- длина волны источника излучения, принимаемого фотсприем- никами;

В - дробная часть интерференционной полосы,определяемая в интервале от О до или от .

Устройство позволяет измерять перемещение с точностью

JI

) пТэ

где п - разрядность аналого-цифровых

преобразователей. При этом.описанный алгоритм обработки сигналов, основанньй на делении входных сигналов с последующим вычислением функций arctg и arcctg, обеспечивает более высокую стабильность точности измерения дробной части интерференционной полосы при изменении интенсивности излучения на входе фотоприемников, а также при действии помех и наводок на измерительные цепи, по сравнеию с прототипом.

Формула изобретения

Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы, содержащее два канала, каждьй из кото- рых состоит из последовательно сое- диенных фотоприемника, усилителя и формирователя, суммирующе-вычитающий блок входы которого соединены с выходами усилителей каналов, первый и второй блоки формирования сигнала, входы которых соединены с выходами суммирующе-вычитающего блока, ком0

5

0

0

бинационную логическую схему, входы которой подключены к выходам формирователей и блоков формирования сигнала, и реверсивньш счетчик, входы которого соединены с выходами комбинационной логической схемы, о т л и- чающее.ся тем, что, с целью повышения точности измерений, каждый канал снабжен последовательно соединенными выпрямителем,. вход которого соединен с выходом усилителя, и аналого-цифровым преобразователем, а устройство снабжено блоком деления, информационные входы которого соединены с выходами аналого-ц1-1фро- вых преобразователей, блоком вычисления обратных тригонометрических функций arctg и arcctg, информационный вход которого соединен с выходом блока деления, первым двухвкодовым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам блоков формирования сигнала, а выход - к управляющему входу блока деления, вторым двухвходовым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам формирователей, и третьим двухвходовым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выход - к управляющему входу блока вьиисления обратных тригонометрических функций.

Редактор Н.Горват

Заказ .5214/36Тираж 670 Подписное

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

Составитель В.Николаев

Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. деформаций и вибраций. Повышение точности измерения достигается за счет того, что каждый канал снабжен последовательно соединенными выпрямителем, вход которого соединен с выходом усилителя, и аналого-цифровым преобразователем, а устройство снабжено блоком деления, информационные входы которого соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, блоком вычисления обратных тригонометрических фун-кций и тремя двухвходовыми элементами ИСК- .ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Влияние изменения интенсивности излучения и действия помех уменьшается вследствие использования деления входных сигналов с последующим вычислением обратных тригонометрических функций. 1 ил.