Оптико-электронное устройство для измерения поперечных смещений Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

2

28

25

L--r-n

у 27

Sr

26

00

о и

ел

vj

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. Источники излучения формируют при помощи электронной схемы питания излучателей модулированное в противофазе излучение с частотным заполнением f и f., которое преобразуется фотоприемником 18 в злектрический сигнал и поступает на сумматор 24. При смещении приемника с заданного направле- HPiH усилитель-ограничитель 25 формирует сигнал, скважность которсгго больше 2. Реверсивный счетчик 27 регистрирует число импульсов, пропорциональное пространственному отклонению приемника. 3 ил. (Л

Фиг. 2

11370457

зобретение относится к контрольпипу ча 9товы пу fj ля пу пу го 15 ра фа сд на та

но-измерительной технике и может быт использовано при регистрации величин поперечных смещений.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений за счет электронного сканировани оптической равносигнальной зоны.

На фиг, 1 изображена структурная схема задатчика направления и электронной схемы питания излучателей; на фиг. 2 - структурная схема приемника; на фиг. 3 - диаграммы электрических сигналов.

Оптико-электронное устройство для измерения поперечных смещений содержит задатчик 1 направления (фиг, 1), включающий объектив 2, ис30

Л 1„(Е, -Е )/2(Е,

точиик 3 излучения, выполненный в ви- 20 снимаются противофазные треугольные де разделительной призмы 4 и двух излучателей 5 и 6, размещенных у ее боковых граней, и электронную схему 7 питания излучателей, включающую генератор 8 выход которого подключен к входам трех делителей 9-11 частоты, выходы первого 9 и второго 10 делителей частоты подключены к входам модуляторов 12 и 13, а выход третьего делителя 11 частоты подключен к входу генератора 14 треугольных импульсов, при этом выходы модуляторов 12 и 13 подключены к излучателям (светодио- дам) 5 и 6, а выход генератора 14 треугольных импульсов подключен к управляющему входу модулятора 12 и через фазовращатель 15 - к управляющему входу модулятора 13 и приемника 16 (фиг, 2), включающего объектив 17 и фотоприемник 18, выход которого подключен на вход предусилителя 19, а выход последнего - на входы двухпо- лосовых фильтров 20 и 21 .выходы ко- торых через выпрямители 22 и 23 вклюгде

импульсы, промодулированные частотами f и f,. Поскольку выходы модуляторов 12 и 13 подключены к излучателям 5 и 6, то излучение от каждого 25 излучателя будет промодулировано в противофазе с частотным заполнением f. и f,.

При изменении яркости в каналах источника излучения оптическая равно сигнальная зона смещается по закону 2/ / v 1 + Е) I

-смещение оптической равно сигнальной зоны;

-освещенности, создаваемые излучателями 5 и 6;

1 - величина линейной части

переходной зоны.

Таким образом, противофазная моду ляция излучателей 5 и 6 треугольным напряжением обеспечивает электроиньм способом смещение оптической равно- сигнальной зоны, т,е, наблюдается ее пространственное сканирование.

Диаграммы напряжений U, и U на

Е, иЕ,

35

40

чены на входы сумматора 24, выход ко- 45 излучателях 5 и 6 представлены на

торого подключен на вход усилителя- ограничителя 25, выход последнего включен на входы дифференцирующей цепочки 26 и реверсивного счетчика 27, при этом на второй и третий входы реверсивного счетчика 27 подключены ВЕ гходы дифференцирующей цепочки 26 и генератора 28 опорной частоты, а выход реверсивного счетчика 27 включен на вход индикатора 29,

I

Оптико-электронное устройство для измерения поперечных смещений работает следующим образом.

Генератор 8 электронной схемы 7 питания излучателей вырабатывает импульсную последовательность высокой частоты, которая делится делителями 911 частоты с различным коэффициентом деления, в результате чего на их выходе возникают прямоугольные импульсы с частотой повторения f,, f fj соответственно, С выхода делите - ля 11 импульсы поступают на вход запуска генератора 14 треугольных импульсов, напряжение с выхода которого поступает непосредственно на уп- равляющий вход модулятора 12 и через фазовращатель 15, осуществляющий сдвиг фазы напряжения генератора 14 на 180, - на модулятор 13. В результате с выходов модулятора 12 и 13

0

Л 1„(Е, -Е )/2(Е,

0 снимаются противофазные треугольные

где

импульсы, промодулированные частотами f и f,. Поскольку выходы модуляторов 12 и 13 подключены к излучателям 5 и 6, то излучение от каждого 5 излучателя будет промодулировано в противофазе с частотным заполнением f. и f,.

При изменении яркости в каналах источника излучения оптическая равно- сигнальная зона смещается по закону 2/ / v 1 + Е) I

-смещение оптической равно- сигнальной зоны;

-освещенности, создаваемые излучателями 5 и 6;

1 - величина линейной части

переходной зоны.

Таким образом, противофазная модуляция излучателей 5 и 6 треугольным напряжением обеспечивает электроиньм способом смещение оптической равно- сигнальной зоны, т,е, наблюдается ее пространственное сканирование.

Диаграммы напряжений U, и U на

Е, иЕ,

5

0

фиг. За и Зб,

Излучение, промодулированное частотами f и fj, собирается с помощью объектива 17 приемника 16 на фотоприемнике 18 и преобразуется в электрический сигнал, который поступает на предусилитель 19, Усиленный пред- усилителем 19 электрический сигнал поступает на полосовые фильтры 20

и 21, настроенные соответственно на частоты f, и f, в результате чего на их выходе появляется импульсный сигнал соответственно с частотами f, и fJ с огибающей треугольной фор3

мы (диаграмьш в и г на фиг. 3). Выделенные выпрямителями 22 и 23 огибающие поступают на вычитающее ройство, выполненное в виде сумматора 24 (диаграмму д на фиг. 3). Усилитель-ограничитель 25 формирует из напряжения положительной полярности разностного сигнала сумматора 24 прямоугольные импульсы (фиг. Зе), которые, поступая на реверсивный счетчик 27, разрешают прямой счет (при наличии положительного импульса на выходе усилителя-ограничителя 25) или обратный (при нулевом уровне выходного напряжения импульсов высокой частоты генератора 28 опорной частоты). Одновременно из сигналов усилителя-ограничителя 25 дифференцирующей цепочкой 26 формируются короткие импульсы, которые управляют выводом числа импульсов разницы прямого и обратного счета реверсивного счетчика 27 с учетом знака разницы,

1370457 Ф о

рмула изобретени

Оптико-электронное устройство дл g измерения поперечных смещений, содер жащее задатчик направления, состоящий из оптически связанных объектива и светоделительной призмы, первого и второго источников излучения, рас10 положенных симметрично относительно катетных граней светоделительной призмы,- генератор, оптически связанные приемный объектив и фотоприемник предусилитель, вход которого связан

15 с выходом фотоприемника, первый и второй фильтры, входы которых связаны с выходом предусилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диа20 пазона измерений, оно снабжено первым, вторым и третьим делителем частоты, последовательно соединенными генератором треугольных импульсов, фазовращателем и первым модулятором.

30

а затем обновляют показания реверсив- 25 вторым модулятором, первым и вторым ного счетчика для нового цикла. Выходная информация реверсивного счетчика 27 поступает на индикатор 29.

Если приемник находился на линии симметрии сканирования, то амплитуду сигналов с выхода выпрямителей 22 и 23 будут одинаковыми (фиг. Зв и Зг) и тогда суммарный сигнал (фиг.Зд) будет формировать напряжение с усилителя-ограничителя 25 со скважностью 2 и по этой причине количество подсчитанных реверсивным счетчиком 27 импульсов будет равным нулю.

Если приемник смещен вверх от ливыпрямителями, сумматором, последовательно соединенными усилителем-ограничителем, реверсивным счетчиком и индикатором, дифференцирующей цепочкой и генератором опорной частоты входы первого, второго и третьего делителей частоты связаны с выходом генератора, выход первого делителя частоты связан с первым входом второ 31, го модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора треугольных импульсов, а выход - к первому излучателю, выход второго делителя частоты подключен к второму вхо

нии симметрии сканирования, то ампли- 40 ДУ первого модулятора, выход которотуда оптического сигнала с частотой fJ будет больше амплитуды сигнала частоты fj. В результате с сумматора 24 снимется сигнал (фиг. Зж) с положительной амплитудой сигнала, которая больше отрицательной. В результате усилитель-ограничитель 25 сформирует сигнал со скважностью больше 2 (фиг. Зг) и по этой причине количество подсчитанного реверсивным счетчиком 27 импульсов будет пропорционально пространственному отклонению приемника относительно центра сканирования ввиду выбранной формы противофазных модулирующих напряжений.

)

1370457 Ф о

рмула изобретения

Оптико-электронное устройство для измерения поперечных смещений, содержащее задатчик направления, состоящий из оптически связанных объектива и светоделительной призмы, первого и второго источников излучения, расположенных симметрично относительно катетных граней светоделительной призмы,- генератор, оптически связанные приемный объектив и фотоприемник, предусилитель, вход которого связан

с выходом фотоприемника, первый и второй фильтры, входы которых связаны с выходом предусилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено первым, вторым и третьим делителем частоты, последовательно соединенными генератором треугольных импульсов, фазовращателем и первым модулятором.

вторым модулятором, первым и вторым

выпрямителями, сумматором, последовательно соединенными усилителем-ограничителем, реверсивным счетчиком и индикатором, дифференцирующей цепочкой и генератором опорной частоты, входы первого, второго и третьего делителей частоты связаны с выходом генератора, выход первого делителя частоты связан с первым входом второ- го модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора треугольных импульсов, а выход - к первому излучателю, выход второго делителя частоты подключен к второму вхого связан с вторым излучателем, выход третьего делителя частоты связан с входом генератора треугольных импульсов, входы первого и второго

5 выпрямителей связаны с выходами первого и второго фильтров соответственно, их выходы - с входами сумматора, , выход которого подключен к входу усилителя-ограничителя , выходы генерато0 ра опорной частоты и дифференцирующей цепочки связаны с вторым и тра- тьим входами реверсивного счетчика, вход дифференцирующей цепочки под- . ключен к выходу усилителя-ограничителя.

Ш1Т

Ax

и,

w,l

Us

UB e

У

5

X

J

Редактор А.Ревин

t/г J

Составитель 0.Несова

Техред А.Кравчук Корректор с.Черни

± 12

туну

1-

г г-j-nlHn

/f - /« - /5