Устройство для измерения мгновенной скорости вращения объекта Советский патент 1987 года по МПК G01P3/36 G01P15/93 

пульсов пачки обратного хода п из числа импульсов пачки п прямого хода, а суммирующий счетчик 21- производит сложение высокочастотных пачек п, и п . Запись и обнуление вычитающего и суммирующего счетчиков 20 и 21 производится импульсами, поступающими на их входы с выхода делителя 10. Цифровой код с выходов вычи1

Изобретением относится к измерительной технике и может быть исполь-. зовано для измерений мгновенной уг- скорости oD beK j a, например ва- лов в аппаратах магни 1-ной записи. 5

Целью изобретения является снижение погрешностей.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 фикй, поясняющие работу устройства; на фиг.З - взаимное расположение фо топриемннков.

Устройство содержит растровый диск 1, жестко закрепленный на исследуе- j MOM валу 2, С одной стороны растрового диска 1 расположен электрооптический сканатор 3, ас другой его стороны в направлении его вращения расположены неподвижно закрепленные 20 первый фотоприемник 4 положения, на - расстоянии, piiBHOM половине расстояния соседними метками растрового д.иска 1, от пего второй фотоприемник 5 noj-южеиня, .на таком же 25 расстоянии от которого укреплен измерительный фотоприемн -п б. Первый 4 и второй 5 фотоириемникрг положения подключены соответственно к первому и второму входам схемы 7 формирова- 30

НИН строба, которая выходом подключена к первому входу схемы 8 совпадения, второй вход которой соединен с измерительным фотоприемником 6.

Устройство содержит также генера- 5

тор 9 эталонной частоты, выход KOTOрого подключен JC третьему входу схемы 8 Совпадения и к входу делителя 10.

Второй-И третий выходы делителя 10 соединены соответственно с третьим 40 и четвертым входами схемы 7 формирования строба, а четвертьш выход с

тающего и суммирующего счетчиков 20 и 21 несет информацию о разности по сумме импульсов прямого и обратного хода луча и поступает на вход схемы 22 деления, производящей операцию деления и умножения на постоянное значение угловой скорости, что является мерой мгновенной угловой скорости объекта. 3 ил.

вторым входом блока 11 обработки, ко- торьй первым входом соединен с выходом схемы 8 совпадения. Выход блока 11 обработки подключен к регистрирующему блоку 12.

Устройство содержит также генератор 13 пилообразного напряжения, вход которого подключен к первому выходу делителя 10, а выход - к входу электрооптического сканатора 3. Последний содержит оптически связанные оптический квантовый генератор 14, горизонтальный 15 и вертикальньй 16 отражатели.

Схема 7 формирования строба содержит последовательно соединенные триггер 17 и первую схему И 18, а также вторую схему И 19, первый вход которой подключен к второму выходу .триггера 17. Выходы первой 18 и второй 19 схем И соединены и являются выходом схемы 7 формирования строба.

Блок 11 обработки содержит вычитающий 20 и суммирующий 21 счетчики, первые входы,которых соединены и образуют первый вход, вторые входы также соединены и образуют второй вход блока 11 обработки. Последний, содержит таклсе схему 22 деления, первый вход которой соединен с выходом вычитающего счетчика 20, а второйвход -:. с выходом суммирующего счетчика 21. , Выход схемы 22 деления является выходом блока 11 обработки.

I

Устройство работает следующим образом.

На исследуемом валу 2 объекта закрепляется растровый диск 1, вал приводится во вращение. Световой луч с выхода оптического квантового гене- ..ратора 14 попадает на одну из граней

кристалла горизонтального отражателя 15, где претерпевает полное внутреннее отражение. В результате многократных отражений луч выходит наружу и попадает на грань кристалла ,5 вертикального отражателя 16, где также претерпевая отражение, выходит наружу и попадает на растровый диск 1.

При приложении напряжения от генератора пилообразного напряжения к Ю кристаллам горизонтального 15 и вертикального 16 отражателей кристаллы меняют свой коэффициент преломления. В результате световой луч на выходе каждого из отражателей 15 и 16 сме- 5 щается на определенную величину. Поскольку луч проходит через два взаимно перпендикулярно отклоняющих отражателя 15 и 16, результирующей . траекторией луча является дуга. Та- 20 КИМ образом, при подаче пилообразного напряжения (фиг.2) на злектро- оптический сканатор 3 на его выходе . образуется луч, совершающий сканишения с выхода схемы 7 формирования строба, а на третий вход - высокочастотные импульсы заполнения с выхода генератора 9 эталонной частоты. В результате на выходе схемы 8 совпадения образуются пачки высокочастотных импульсов п, и п с длительностью, равной t, Kt, и несущие ин- 1 формацию об мгновенной угловой скорости вала.

Поскольку метки растрового диска 1 непрерьюно движутся, то наступает момент, когда очередная метка пересекает границу измерительного фотоприемника 6. Это приводит к ошибкам формирования импульсов t, и и, следовательно, к ошибкам измерения . Поэтому в устройство введены первый 4 и второй 5 фотоприемникг положения, схема 7 формирования строба, а расположение фотоприемников выбрано так, что расстояние между первым 4 и вторым 5 фотоприемниками положения и

рование по дуге с постоянной угловой расстояние между вторым фотоприемни- скоростью tO. Длина дуги сканирования луча равна длине дуги, на которой расположены первый 4 и второй 5 фотоприемники положения и измерительный фотоприемник 6 (фиг.З). ЗО

При движении луча в направлении вращения вала 2 по прозрачной метке растрового диска 1 измерительный фотоприемник 6 формирует импульс г., (фиг.2), длительность которого равна 35

)г

S ™

где о), - угловая скорость луча; ij - угловая скорость метки; S - угловая ширина метки. При движении луча в направлении, противоположном направлению вращения вала 2, длительность импульса Г равна

..

. S

ком 5 положения и измерительным фотоприемником 6 равно половине расстояния между соседними метками, при этом длина измерительного фотоприемника больше расстояния между соседними метками на ширину одной мет ки.

Именно при таком расположении фотоприёмников 4, 5 и 6 и введении указанных блоков удается обрабатывать импульсы t 1 oi ой метки, которая в данный момент времени расположена полностью над измерительным фотоприемником 6, и не обрабатывать импульсы t и 2 от той метки, которая пересекает границу измерительного фотоприемника 6.

Предположим, растровый диск 1 находится в таком положении, что его метки расположены так, как показано 45 на фиг.З. Поскольку метка А находится напротив первого фотоприемника 4 положения, то при прохождении луча ОКГ на его выходе появляется сигнал, ко-

40

При этом

, u)lL

откуда получается

Предположим, растровый диск 1 находится в таком положении, что его метки расположены так, как показано 45 на фиг.З. Поскольку метка А находится напротив первого фотоприемника 4 положения, то при прохождении луча ОКГ на его выходе появляется сигнал, ко-

и}

(.,,

торый, поступив на первый вход триг- выражение для мгновенной угловой ско-50 гера 17, переключает его так, что на рости объекта,. его первом выходе имеется 1, а на

втором - О. При этом первая схема ,.И 18 пропускает импульсы, поступающие

на второй ее вход с второго выхода Импульсы прямого и обратного хода 55 делителя 10 (фиг.2), Эти импульсы луча t, и «.j с выхода измерительного соответствуют моменту времени, когда фотоприемника 6 поступают на второй луч проходит над левой половиной из- вход схемы 8 совпадения, на первый мерительного фотоприемника 6. Вторая вход которой поступает строб разре- схема И 19 закрыта по первому входу О.

74

шения с выхода схемы 7 формирования строба, а на третий вход - высокочастотные импульсы заполнения с выхода генератора 9 эталонной частоты. В результате на выходе схемы 8 совпадения образуются пачки высокочастотных импульсов п, и п с длительностью, равной t, Kt, и несущие ин- 1 формацию об мгновенной угловой скорости вала.

Поскольку метки растрового диска 1 непрерьюно движутся, то наступает момент, когда очередная метка пересекает границу измерительного фотоприемника 6. Это приводит к ошибкам формирования импульсов t, и и, следовательно, к ошибкам измерения . Поэтому в устройство введены первый 4 и второй 5 фотоприемникг положения, схема 7 формирования строба, а расположение фотоприемников выбрано так, что расстояние между первым 4 и вторым 5 фотоприемниками положения и

расстояние между вторым фотоприемни-

ком 5 положения и измерительным фотоприемником 6 равно половине расстояния между соседними метками, при этом длина измерительного фотоприемника больше расстояния между соседними метками на ширину одной мет ки.

Именно при таком расположении фотоприёмников 4, 5 и 6 и введении указанных блоков удается обрабатывать импульсы t 1 oi ой метки, которая в данный момент времени расположена полностью над измерительным фотоприемником 6, и не обрабатывать импульсы t и 2 от той метки, которая пересекает границу измерительного фотоприемника 6.

Предположим, растровый диск 1 находится в таком положении, что его метки расположены так, как показано на фиг.З. Поскольку метка А находится напротив первого фотоприемника 4 положения, то при прохождении луча ОКГ на его выходе появляется сигнал, ко-

Таким образом, на выходе схемы 7 формирования строба образуется строб в момент прохождения лучом по левой половине измерительного фотоприемник 6, Схема 8 совпадения заполняет им- пульсами эталонной частоты только импульсы Т Ч которые соответствуют метке В. При этом в момент прохождения луча по метке С схема 8 совпадения закрыта по первому вхрду от сутствием строба. На вход блока 11 обработки проходят высокочастотные пачки импульсов п и п , соответствующие только метке В, до тех пор, пока метка В движется над левой половиной измерительного фотоприемника 6 (фиг.З). Это экви валентно благодаря указанному взаимному расположению фотоприе.1ников 4, 5 и 6 движению метки А между первым 4 и вторым 5 фотоприемниками положения.

При дальнейшем движении растрового диска 1 метка А проходит над вторым фотоприемником 5 положения, который переключает триггер 17 в другое устойчивое состояние, На первом входе первой схемы И 18 О - она закрыта, на первом входе второй схемы И 19 1 - она пропускает импульсы с третьего выхода делителя 10, В результате на выходе схемы 7 формирования строба формируется строб (фиг.2), который поступает на первый вход схемы 8 совпадения. Последняя пропускает только высокочастотные пачки п и п от метки В, т.е. соот12

ветствующие прохождению луча по правой половине измерительного фотоприемника 6 (фиг.З), Это продоллсается до тех пор, пока метка В движется над правой половиной измерительного фотоприемника 6,

Затем над первым фотоприемником 4 положения проходит очередная метка D, что соответствует нахождению метки А над левой половиной фотоприемника 6, и схема 7 формирования строба вновь формирует стробы (фиг,2), соответствующие моментам времени, когда луч проходит над левой половиной измерительного фотоприемника 6.

G выхода схемы В совпадения высокочастотные пачки п и п , число импульсов в которых несет информацию о мгновенной угловой скорости, поступают на первые входы вычитающего 20 и суммирующего 21 счетчиков. Вычитающий счетчик 20 производит опе

рацию вычитания числа импульсов пачки обратного хода п из числа импульсов пачки прямого хода п , а суммирующий счетчик 21 производит сложение п , и п. Запись и обнуление вычитающего 20 и суммирующего 21 счетчиков производится импульсами, поступающими на их вторые входы с четвертого выхода делителя 10,

Цифровой код с выходов вычитающего 20 и суммирующего 21 счетчиков несущий информацию о разности (ti-Tj, и сумме (, + 2), поступает на первый и второй вход схемы 22 деления, которая производит операцию деления и умножения на постоянное значение

oi

.Bi-lSj-.j n,+n 1

что и является мерой

мгновенной угловой скорости объекта. Цифровой код мгновенной угловой скорости фиксируется на регистрирующем блоке 12, Выход блока 11 обработки можно легко подключить к входу ЭВМ для проведения спектрального анализа сигнала мгновенной угловой скорости объекта.

Формула изобретения

30

Устройство для измерения мгновенной скорости вращения объекта, содержащее растровый диск с метками, закрепленный на объекте, и сточник света и измерительный фотоприемник,

J5 оптически согласованные через растровый диск и блок обработки, подключенный выходом к регистратору, отличающееся тем, что, с цель снижения погрешности, в него введены

40 управляемьш электрооптический скана- тор, установленный между источником света и растровым диском, два фото- приемника положения, схема формирования строба, генератор эталонной

45 частоты, делитель и схема совпадений при этом расстояние между фотоприем- 1гиками положения и расстояние, между вторым фотоприемником положения и измерительным фотоприемником превы50 шает расстояние между соседними метками растрового диска на ширину одной метки, выходы фотоприемников по- лойсения подключены к первому и второму входам схемы формирования стро55 ба, соединенной выходом с первым входом схемы совпадений, второй и третий входы которой подключены соответственно к выходу измерительного фотоприемника и выходу генерато-

71282007 8

pa эталонной частоты, соединенного ему и четвертому входам схемы форми- также с входом делителя, первый вы- рования строба, а четвертый выход - к ход которого подключен к управляемо- первому входу блока обработки, второй му входу электрооптического сканато- вход которого соединен с выходом схе- ра, второй и третий выходы - к треть-, мы совпадений.

(Риз. 2 h)i- Зона лг7лздй Д7Лйу ууд

F F

AU

П D

П

D

П

Редактор И.Николайчук

Составитель Ю.Власов

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7259/42Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Произв6дственно--полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

ви

п

ви

си

D

U8. 3

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить погрешности измерения. С вькода схемы 8 совпадения высокочастотные пачки п, и Uj, число импульсов в которых несет информацию о мгновенной угловой скорости, поступают на входы вычитающего и суммирующего счетчиков 20 и 21. Вычитающий счетчик 20 производит операцию вычитания числа им(Л ю с го ри.г.1