1 - . -13055412
Изобретение относится к приборо-дискретных составлягощих, выделяемых
строению, а именно к индикаторным при-из сигнала в процессе измерения, а
борам с оптическими средствами пере-следовательно и числом каналов оптидачи сигнала.,ческой системы известного устройства.
Цель изобретения - упрощение опти- 5 Например, при измерении сигнала в
ческой системы измерительного прибора5«10 условных единиц, где ,1,2...
и уменьшение его габаритов путем сни-определяют верхнюю границу измеряеможения. числа оптических .каналов заго сигнала, в известном устройстве
счет выполнения подвижного зеркаланеобходимо пять каналов оптической
Измерительного механизма в виде мно- Осистемы, гогранника заданного профиля.Чтобы предлагаемый прибор выполнял
На фиг.1 изображен прибор, видфункции известного при уменьшении
сверху; на фиг.2 - шкала прибора; начисла каналов до одного, зеркало изфиг.З - развертка зеркала; на фиг.4 -мерительного механизма в предлагаемом
Пояснение определения угла об сдвига 5приборе необходимо выполнить пятиграней подвижного зеркала. -гранным. Аналогично, при измерении
Прибор содержит заключенную в кор-сигнала величиной 10 единиц зеркало
пусе 1 оптическую систему, состоящуюпредлагаемого прибора необходимо выиэ источника 2 света, связанного сполнить десятигранным, излучателем 3 светового луча, и фоку- 20 Выполнение зеркала многогранным
сирующего объектива 4. Кроме того,обуславливает специальное требование
прибор содержит измерительный меха-к лучу, падающему на подвижное зерканизм 5 с подвижной рамкой, несущейло, ширина которого равна ширине двух
зеркало 6, спужат,ее для проецированияграней зеркала. Это требование вытемаркированных лучей светового указа- кает из следунлцих соображений, теля 7 на полупрозрачную шкалу 8. Пусть ширина луча, проецируемого
С помощью светового указателя 7на подвижное зеркало, не лимитирована
производится отсчет вьщеленной из сиг-и равна, например, ширине одной грани
рала дискретной составляющей, отобра-зеркала. Тогда в некотором положении
женной, например, в виде числа из измерительного механизма световой луч
арабских цифр. По положению оптичёс-полностью проецируется на всю ширину
кой риски 9, расположенной над числом,только одной :грани зеркала. Так как
производится отсчет аналоговой состав-луч, проецируемьш излучателем на зерляющей измеряемого сигнала, изменяю-кало, неподвижен, то при повороте
щейся в пределах границ, определяющих 35подвижного зеркала его грань с изобзначение одной дискретной составляю-ражением маркирующего символа и оптищей сигнала.ческой риски постепенно выходит из
Источник 2 представляет собой ос-зоны действия светового луча, что приветитель, выполненный в виде источни-водит к постепенному исчезновению на
ка видимого светового излучения (лам- шкале прибора перемещающихся одноврепа накаливания), около которого рас-менно маркирующего символа и Оптичесположен вход излучателя 3 световогокой риски светового указателя, отра- .
луча, выполненного из световодных во-женного от этой грани, хотя они и не
локон или монолитного светопроводяще-дошли до конца шкалы. Это делает него канала. .возможным считывание со шкалы прибора
Подвижное зеркало 6 измерительногоинформации о величине измеряемого сиг- механизма выполнено в виде многогран-нала.
ника, К граней которого соответствуют Чтобы изображение маркирующего сим- количеству выделяемых из сигнала.дис-вола и оптической риски оставалось на кретных составляющих в процессе его шкапе прибора при повороте измеритель- измерения. На каждой грани зеркаланого механизма на угол, соответствую- нанесено изображение маркирующего сим-щий измерению одной дискретной состав- вола в виде числа из арабских цифр,ляющей измеряемого сигнала, необходи- запятой и риски. Развертка зеркала смо, чтобы соответствующая этой диск- изображением маркирующих символов ретной составляющей грань зеркала на- из ображена на фиг.З. Число граней зер-ходилась в зоне действия падающего кала и угол сдвига граней относитель-луча. Это возможно только в том слу- но друг друга отпределяются числомчае, если щирина светового луча, проецируемого на зеркало, равна, как минимум, ширине двух граней, и луч направлен на подвижное зеркало таким образом, что половина этого луча проецируется полностью на ту грань зер- кала, изображение которой проецируется на начальную отметку шкалы, а вторая половина светового луча - правее этой грани, В этом случае при повороте зеркала на угол., соответствующий измерению одной дискретной составляющей, изображение маркирующего символа с оптической риской постепенно попадает в зону действия условно второй половины луча и на экране световой указатель виден до тех пор, пока не выходит за пределы шкалы прибора.
Таким образом, формирование светового луча, падающего на подвижное зеркало шириной,; равной ширине двух граней, т.е. описанным выше образом, обеспечивает надежное проецирование светового указателя в любой точке шкаль.
Выбор углас6 между гранями зеркала (фиг,4) определяется следующим образом.
Примем за первую грань зеркала грань, расположенную с правой стороны, на которой нанесен маркирующий символ О, При нулевом значении измеряемого сигнала луч излучателя 3, отражаясь от этой грани, проецируется на начальную отметку шкалы 8 прибора Вторая грань зеркала с маркирующим символом 1 повернута относительно плоскости, в которой расположена первая грань, на угол с(, в направлении, обратном повороту измерительного механизма. Пусть для измерения макси-
мального для данного прибора сигнала измерительный механизм с подвижной рамкой, несущей зеркало, поворачивается на угол &, а из измеряемого сигнала выделяется К дискретных состав- 45 ляющих. Тогда при повороте измерительного механизма на угол jb/K световой указатель, отражаясь от первой грани
В остальных положениях измерительного механизма при его повороте на угол, больший р/К, но не кратный /К, световой указатель может попадать максимум на три грани зеркала. Например, световой указатель может полностью падать на среднюю грань и на половину левой и правой (относительно средней) граней зеркала. Так как на шкалу проецируются только те отраженные от зеркала лучи, которые ограничены углом Cj), опзеркала, проходит по шкале прибора расстояние, соответствующее измерению-50 ределяющим габариты шкалы прибора, одной дискретной составляющей, и про- то отраженные от левой и правой граней ецируется на конечную отметку шкалы. Чтобы отраженный во второй грани луч в этом положении зеркала проецировался на начальную отметку шкал.
55
зеркала лучи проецируются за пределами шкаш соответственно с левой и правой ее сторон, а на шкалу проецирует™ ся только один световой указатель, отраженный от средней грани зеркала (фиг.4).
необходимо, чтобы вторая находилась на том же месте, что и первая грань в исходном положении при нулевом значении измеряемого сигнала. Это возможно только в том случае, если вторую и остальные грани расположить по дуге окружности и размеры всех граней по ширине сделать одинаковыми и равными хорде, ограниченной углом р/К, Тогда при каждом повороте зеркала на угол /i/K каждая последующая грань занимает место предьщущей грани Из геометрических построений (фиг.4) видно, что каждая грань в этом случае должна быть смещена относительно предыдущей на угол об, являющийся смежным по отношению к углу 2ср и равный -2(f. Так как все грани зеркала одинаковы по ширине и расположены по дуге окружности одного радиуса, то угол cf определяется из равнобедренного треугольиг-гка как
180 -Р/К
Следовательно
180°-2 180°-И§ЦШ4 i к
Таким образом, смещение граней зеркала относительно друг друга на угол р/К и формирование светового луча шириной, равной ширине двух граней подвижного зеркала, при повороте зеркала на угол кратньш /К, обеспечивает одновременное проецирование на шкале двух световых указателей, расстояние между которыми равно длине шкалы прибора. При этом световой указатель, отраженный от предьщущей грани зеркала, проецируется в конце шкалы, а
световой указатель, отраженный на следующей грани - в начале шкалы.
В остальных положениях измерительного механизма при его повороте на угол, больший р/К, но не кратный /К, световой указатель может попадать максимум на три грани зеркала. Например, световой указатель может полностью падать на среднюю грань и на половину левой и правой (относительно средней) граней зеркала. Так как на шкалу проецируются только те отраженные от зеркала лучи, которые ограничены углом Cj), определяющим габариты шкалы прибора, то отраженные от левой и правой граней
ределяющим габариты шкалы прибора, то отраженные от левой и правой граней
зеркала лучи проецируются за пределами шкаш соответственно с левой и правой ее сторон, а на шкалу проецирует™ ся только один световой указатель, отраженный от средней грани зеркала (фиг.4).
Прибор работает следующим образом.
При включении прибора излучатель формирует световой луч, направленный на зеркало измерительного механизма, ширина которого равна ширине двух граней зеркала, В исходном состоянии при j нулевом значении измеряемого сигнала левая граница светового луча излучателя совпадает с границей первой и второй граней. Поскольку ширина светового указателя равна игарине двух гра- ю ретной составляющей - по положениней .зеркала, то при нулевом значении сигнала половина светового луча излучателя 3 попадает на первую грань зеркала 6, а вторая половина - на зеркало не попадает. Отражаясь от первой грани зеркала, на шкалу 8 проецируется изображение цифры О, что указыва ет на отсутствие целых частей измеряемого сигнала, и оптическая риска 9
проецируется на начальную отметку шка-.2о маркирующим символом
лы 8.
При увеличении измеряемого сигнала измерительный механизм 5, несущий зеркало, поворачивается, что приводит к
раженный от первой грани зеркала с маркирующим символом О луч светов го указателя 7 уже вышел за пределы шкалы, а отраженный от третьей гран
изменению угла падения, а следователь-25 зеркала с маркирующем символом 2
но и угла отражения луча светового указателя на первую грань зеркала и к перемещению светового указателя по длине шкалы на расстояние, соответствующее значению измеряемого сигнала 30 женный только от той грани зеркала.
в пределах одной дискретной составляющей сигнала. При этом световой луч попадает на часть второй грани зеркала и, отражаясь от нее, проецируется за пределами шкалы с левой стороны, так как отраженный луч не попадает в сектор, ограниченный угломер.
При дальнейшем увеличении сигнала световой указатель 7, маркированный цифрой О, отраженный от первой грани зеркала, достигает конца шкалы. Световой луч излучателя в этом положении измерительного механизма падает одновременно полностью на вторую грань зеркала 6 и, отражаясь от нее проецируется на начальную отметку шкалы 8 в виде светового указателя, маркированного цифрой 1.
Увеличение измеряемого сигнала в
на которую полностью падает световой луч излучателя. При повороте измерительного механизма 5 на угол, равный 2|Ь/К, световой луч излучателя 3 падает полностью на две грани зеркала 6 с символами i, 2, следовательно на шкале 8 одновременно проецируется и два световых указателя: 1, - в конг.е шкалы и 2, - в начале.
Дальнейшее увеличение амплитуды измеряемого сигнала приводит к повороту измерительного механизма на угол, больший, чем 2Э/К, световой луч излучателя па;:1,ает уже на грани с символа- 45 ми 1, 2, J и на шкалу проецируется световой указатель, отраженный от третьей грани с символом 2,. Таким образом, увеличение ампли35
40
туды измеряемого сигнала и угла пово- пределах второй дискретной составляю- 50 рота зеркала прибора относительно ис-- щей приводит к повороту измерительно- ходного положения приводит к тому, го механизма на угол, больший чем что световой луч излучателя падает 6/К. Световой указатель, маркирован- на все новые грани зеркала и на шкале ный цифрой О, находившийся в конце прибора проецируются все новые марки- шкалы, выходит за пределы шкалы, а 55 рующие символы, сменяюш;ие последова- световой указатель, маркированный тельно дру1| друга в направлении уве- числом 1, находившийся в начале . личения: О, 1, 2, i,.«. При шкалы, начинает перемещаться вдоль максимальном угле поворота измеришкалы. Положение оптической риски позволяет при этом считывать часть сигнала, изменяющегося в пределах выделенной дискретной составляющей сигнала, маркированный числом 1,
Так же как и в известном устройстве, отсчет производится комбинированным способом - дискретные целые части в цифровой форме, а части дискмаркирующим символом
светового указателя в аналоговой форме;
Световой луч излучателя 3 падает при этом уже на три грани зеркала 6 с маркирующими символами О, 1, 2, причем полностью на грань с символом 1 и частично на грани с символами О и 2, а на шкалу 8 проецируется только один световой указатель, отраженный от второй грани с
1, так как отраженный от первой грани зеркала с маркирующим символом О луч светового указателя 7 уже вышел за пределы шкалы, а отраженный от третьей грани
луч светового указателя проецируется еще за пределами шкалы с ее левой стороны. Следовательно, на шкалу проецируется световой указатель, отрана которую полностью падает световой луч излучателя. При повороте измерительного механизма 5 на угол, равный 2|Ь/К, световой луч излучателя 3 падает полностью на две грани зеркала 6 с символами i, 2, следовательно на шкале 8 одновременно проецируется и два световых указателя: 1, - в конг.е шкалы и 2, - в начале.
Дальнейшее увеличение амплитуды измеряемого сигнала приводит к повороту измерительного механизма на угол, больший, чем 2Э/К, световой луч излучателя па;:1,ает уже на грани с символа- 5 ми 1, 2, J и на шкалу проецируется световой указатель, отраженный от третьей грани с символом 2,. Таким образом, увеличение ампли5
0
тельного механизма световой луч излучателя падает на последнюю грань зеркала с маркирующим символом, соответствующим наибольшему возможному значению измеряемого прибором сигнала.
При уменьше,нии измеряемого сигнала от максимального значения до нуля маркированные световые указатели про- ецируются на шкалу аналогичным образом, но их перемещение по шкале про- исходит справа налево в обратном по- рядке.: ... i, 2, 1, 6,. . Формула изобретения
Измерительный прибор со световьм указателем, содержащий датчик измеряемого сигнала с подвижной рамкой, несущей зеркало, осветитель и полупрозрачную шкалу, о т ли-ч ающий - с я тем, что, с целью упрощению оптической системы и уменьшения габа-. ритов прибора подвижное зеркало выполнено в виде многогранника заданно- го профиля, на каждой грани которого нанесено оптически контрастное изображение маркирующего символа и риски, а смежные грани расположены относительно друг друга под углом /К, где и - предельный угол поворота подвижного зеркала, а К - число граней зеркала .
Фиг. 2
Фиг.З
Редактор П.Гереюи
Составитель Н.Варламов Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар
Заказ 1420/39Тираж 694 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР
по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производстванно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
ФигМ
Изобретение относится к области приборостроения. Цель - улучшение оптической системы измерительного прибора (ИП) со световым указателем и уменьшение его габаритов путем снижения числа оптических каналов. Она достигается тем, что в ИП подвижное зеркало (3) 6 измерительного механизма выполнено в виде многограпнпка, К граней которого соответствуют количеству выделяемых из :сигнала: дискретных составляющих в процессе его измерения. На каждой грани 3 6 нанесено изображение маркирующего символа в виде числа из арабских цифр, запятой и риски. Число граней 3 б и угол сдвига граней относительно одна другой определяются числом дискретных составляющих, выдeляe 5ыx из сигнала в про- цессе измерения. 4 ил. 
