Фотоэлектрический виброщуп Советский патент 1987 года по МПК G01H9/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактных измерений параметров вибрации.

Цель изобретения - повыгиение точности измерений за счет введения канала ком- ненсации погрешности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема фотоэлектрического ниброщупа, на- фиг. 2 - сигналы на выходе дифференциатора.

Фотоэлектрический виброщуп содержит источник 1 света, разветвленный (не показан) последовательно соединенные фотоприемник 2, дифференциатор 3, усилитель 4, блок 5 временной селекции и регистратор 6, последовательно соединенные первый блок 7 опорного уровня, первый компаратор 8, второй вход которого соединен с дифференциатором 3, формирователь 9 импульсов, выход которого соединен со вторым входом блока 5 временной селекции, а также соединенный со вторым выходом первого компаратора 8 индикатор 10 зоны (выполненный в виде индикаторного светодиода на передней панели виброщупа), второй компаратор 11, подключенный первым входом к выходу дифференциатора 3, второй блок 12 опорного уровня, подключенный ко второму входу второго компаратора 11, элемент И 13, первым входом подключенный к выходу второго компартора 11, генератор 14 импульсов, подключенный ко второму входу элемента И 13. двоичный счетчик 15 с предварительной установкой, счетный вход которого подключен к выходу элемента И 13, а установочный - к блоку 16 предварительной установки, последовательно соединенные цифроаналого- вый преобразователь 17 и управляемый источник 18 тока, выход которого подключен к источнику 1 света, а вход цифроаналого- вого преобразователя 17 - к выходу двоичного счетчика 15 с предварительной установкой.

Статическая характеристика фотоэлектрического виброщупа (фиг. 2) представляет собой зависимость между расстоянием S до объекта измерения и постоянным напряжением на выходе дифференциатора 3. При этом коэффициент Ко преобразования в точке So одназначно связан с величиной и,„«.( соотношением

Ко А и™,,.,

где А - коэффициент пропорциональности. Увеличение или уменьшение силы света источника 1 света приводит к пропорциональному изменению Umax и соответственно Ко Увеличение или уменьшение коэффициента отражения поверхности объекта вызывает также пропорциональное увеличение или уменьшение U«ax и, следовательно. Ко- Таким образом, для поддержания Ко на заданном уровне необходимо изменять силу света источника 1 света так, чтобы скомпенсировать изменение отражающих свойств поверхности объекта измерения.

0

Фотоэлектрический виброщуп работает следующим образом.

В исходном состоянии разветвленный светопровод располагают таким образом, чтобы

общий торец приемопередающих световодов находился на расстоянии Sn Smai от поверхности объекта измерения (фиг. 2). При этом блок 16 предварительной установки устанавливает на выходе счетчика 15 двоичный код,

Q соответствующий максимально возможному для данного преобразователя выходному напряжению цифроаналогового преобразователя 17, а следовательно, - максимальному светово.му потоку источника 1 света. Световой поток, пройдя по подводяще5 му пакету световода, отражается от поверхности и, попадая на фотоприемник 2, преобразуется в постоянное напряжение U, которое с выхода дифференциатора 3 поступает на первый вход компаратора 11. Дифференциатор 3 предназначен для разделения постоянной составляющей сигнала с фотоприемника 2, пропорциональной расстоянию от торца светопроводя- шей системы до объекта измерения и переменной состовляющей, пропорциональной виб5 роперемещению объекта. На второй вход компаратора 11 поступает напряжение LJoii от блока 12 опорного уровня. При этом Uoii Umax,, соответствующее величине коэф- фициентаК преобразования (кривая III). Если напряжение с выхода дифференциатора

0 3 меньше, чем L on, то компаратор 11 выра- тывает сигнал логического «О. При этом имиульсы с генератора 14 не поступают на счетный вход счетчика 15. При приближении светопроводяц;ей системы к поверхности объекта измерения напряжение на пер5 Бом входе компаратора 11 увеличивается и на расстоянии, равном SK (фиг. 2), достигает Uo Umax. При этом компаратор переходит в д,ругое устойчивое состояние логической «1 и импульсы с генератора 14 чед рез элемент И 13 поступают на счетный вход двоичного счетчика 15. Двоичный счетчик 15 подключен таким образом, что поступающие на его счетный вход импульсы у.мень- шают двоичный код на выходе, т.е. счетчик 15 работает в режиме «обратного счета,

5 У.меньшение двоичного кода на выходе счетчика 15 приводит к уменьшению выходного напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 17, а следовательно, и светового потока источника света. Уменьшение светового потока вызывает снижение напряже0 ПИЯ на выходе фотоприемника 2, а следовательно, и на первом входе компаратора 11 до тех пор, пока оно не сравняется с Uon и, Компаратор 11 при этом опять перейдет в состояние логического «О, прекратив поступление импульсов с генератора

14 на вход блока 12 через элемент И 13. При дальнейшем движении светопроводящей системы к объекту изерения до S Smax процесс будет повторяться и на выходе фотоприемника 2 напряжение составит величину Umax, (кривая II). После прохождения „,ах, напряжение на первом входе компаратора 11 будет всегда меньше LJon и поэтому импульсы с генератора 14 на вход счетчика поступать не будут, а на выходе цифроана- логового преобразователя 17 установится напряжение, соответствующее световому потоку источника 1 света заданной величины (кривая III). Сигнал с выхода фотоприемника 2, содержащий постоянную и переменную составляющие, поступает на дифференциатор 3.

Переменная составляющая сисгнала с вы хода дифференциатора 3 проходит через усилитель 4 на блок 5 временной селекции. Постоянная составляющая с выхода дифференциатора 3 и постоянное напряжение с блока 7 опорного уровня, соответствующее оптимальному расстоянию S So до объекта, поступает на компаратор 8. При равенстве напряжений на обоих входах компаратор 8 вырабатывает сигнал, поступающий на индикатор 10 зоны для сигнализации о том, что рабочее расстояние So достигнуто, и через формирователь 9 импульсов - на блок 5 временной селекции, открывает его и переменная составляющая сигнала, содержащая информацию о колебаниях объекта, поступает на регистратор 6.

Величина коэффициента Ко преобразования не зависит от отражающих свойств поверхности объекта измерения.

В процессе калибровки (при S S,,,u,v) непроизвольные движения руки оператора не будут влиять на точность, так как при увеличении расстояния до объекта напряжение на выходе фотоприемника 2 будет меньще Don, а следовательно, сила света источника 1 света изменяться не будет, а при уменьще- нии расстояния напряжение будет приведено к величине Uon 1,„„.-.

10

Формула изобретения

0

Фотоэлектрический виброщуп по авт. ев № 949343, отличающийся тем, что, с целью 5 повыщения точности измерений, он снабжен вторым компаратором, подключенным первым входом к второму входу первого компаратора, вторым блоком опорного уровня, подключенным к второму входу второго компаратора, элементом И, первым входом подключенным к выходу второго компаратора, генератором импульсов, подключенным к второму входу элемента И, двоичным счетчиком, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, блоком предварительной установки, подключенным к установочному входу двоичного счетчика, последовательно соединенными цифроаналоговым преобразователем, входом подключенным к выходу двоичного счетчика, и управляемым источником тока, выход которого подключен к источнику света.

5

Г--/

Составитель О. Смирнов

Редактор А. РевинТехред И. ВерееКорректор .. Шароши

Заказ 3572/43Тираж 499Подписное

ВНИИПИ Государственного К9митета СССР по делам изобретении и открытий

113035, Моеква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

фиг 2

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет введения канала компенсации погрешности. Виброш,уп за счет наличия второго компаратора 11, второго блока 12 опорного уровня, схемы И 13, генератора 14 импульсов, двоичного счетчика 15 с предварительной установкой, блока 16 предварительной установки, цифро- аналогового преобразователя 17 и управляемого источника 18 тока с их взаимосвязями, обеспечивает независимость коэффициента преобразования от отражающих свойств поверхности объекта измерения, что позволяет исключить влияние непроизвольных колебаний руки оператора на точность измерений параметров вибрации. 2 ил. Од оэ о N оо фиг.1