Оптический датчик перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B21/02 

со

4;:. О 4;: О)

10

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения механических колебаний изделий.

Цель изобретенрш - повышение точности измерений за счет стабилизации температурного режима источника излучения ,

На фиг.1 представлена блок-схема оптического датчика; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Оптический датчик перемещений содержит светопроводящую систему 1, выполненную в виде пакетов подводящих 15 и отводящих световодов, источник 2 света, фотоприемник 3, оптически свя- занньй с источником 2 света через светопроводящую систему 1, последовательно соединенные блок 4 дифференци- 20 рования и регистратор 5, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 выбора максимума и блок 8 сравнения. Вход аналого-цифрового преобразователя 6 свя- 25 зан с вторым выходом блока 4 дифференцирования. Второй вход блока 8 сравнения связан с выходом аналого- цифрового преобразователя 6 и входом блока 7 выбора максимума. Выход реги- 30 ваемого с стра 9 памяти связан с третьим входом блока 8 сравнения. Регистр 10 последовательных приближений и цифроанало- говый преобразователь 11 последовательно соединены .. Вход регистра 10 35 последовательных приближений связан с выходом блока 8 сравнения. Выход управляемого стабилизатора 12 тока связан с входом источника 2 света. Первый вход блока 13 выборки и хране-40 ния связан с выходом .фотоприемника 3, выход - с входом блока 4 дифферен- . цирования. Генератор 14 пилообразного напряжения, компаратор 15 и электронный ключ 16 последовательно соединены с Второй вход ключа связан с выходом цифроаналогового преобразователя 11 и входом генератора 14 пилообразного напряжения. Второй вход блока 13 выборки и хранения связан с выходом компаратора 15 и первым входом электронного ключа 16. Вход блока 17 опорного уровня связан с вторым входом компаратора 15.

приемником 3, на выхо разуется последовател сов, амплитуда которы на расстоянию до объе коэффициенту отражени мощности излучения ис Блок 13 выборки и хра зированный импульсами паратора 15, формируе меняющееся напряжение пает на блок 4 диффер Последний вьщеляет пе ляющую, поступающую н и постоянную составля щую на вход аналого-ц разователя 6. При дос максимума функции пре происходит калибровка света. На выходе цифр преобразователя 11 пр образное изменение ур (фиг.2 а, и„).

Генератор 14 пилоо жения выдает импульсы торых пропорциональна на выходе цифроаналог вателя 11 (фиг. 2 а, и нию амплитудой импуль блока 17 оп ния (фиг.2 а, ), ко равляет электронным к ком 13 выборки и хра ря этому средняя мощн света остается постоя нии напряжения питани либровки.

45

50

Сигнал с генератор ного напряжения посту компаратора 15, На вт паратора 15 поступает блока 17 опорного у на которого соответст му напряжению, которо чить цифроаналоговьш 11 для осуществления превьшению напряжение этого уровня, на выхо 15 формируется послед пульсов постоянной ча ностью, пропорциональ напряжения с цифроанал разователя 11 (фиг.2

Устройство работает следующим об- „ пульсы открывают ключ

том ключе 16

напряжен с цифроаналогового пр 11 поступает на управл тор 12 тока.

разом.

Источник 2 света выравнивает импульсы, которые,отразивщись от по- верхности объекта, принимаются фото

ваемого с

приемником 3, на выходе которого образуется последовательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна расстоянию до объекта измерения, коэффициенту отражения поверхности и мощности излучения источника 2 света. Блок 13 выборки и хранения, синхрони- зированный импульсами с вьтода компаратора 15, формирует ступенчато изменяющееся напряжение, которое поступает на блок 4 дифференцирования. Последний вьщеляет переменную составляющую, поступающую на регистратор 5, и постоянную составляющую, поступающую на вход аналого-цифрового преобразователя 6. При достижении точки максимума функции преобразователя . происходит калибровка источника 2 света. На выходе цифроаналогового преобразователя 11 происходит скачкообразное изменение уровня сигнала (фиг.2 а, и„).

Генератор 14 пилообразного напряжения выдает импульсы, амплитуда которых пропорциональна уровню сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 11 (фиг. 2 а, и,). По превышению амплитудой импульсов уровня пода- блока 17 опорного напряжения (фиг.2 а, ), компаратор 15 управляет электронным ключем 16 и блоком 13 выборки и хранения. Благодаря этому средняя мощность источника 2 света остается постоянной при изменении напряжения питания в момент калибровки.

ваемого с

Сигнал с генератора 14 пилообразного напряжения поступает на вход компаратора 15, На второй вход компаратора 15 поступает напряжение с блока 17 опорного уровня, величина которого соответствует минимальному напряжению, которое может обеспечить цифроаналоговьш преобразователь 11 для осуществления калибровки. По превьшению напряжением генератора 14 этого уровня, на выходе компаратора 15 формируется последовательность импульсов постоянной частоты и длительностью, пропорциональной величине напряжения с цифроаналогового преобразователя 11 (фиг.2 б, U,J. Эти импульсы открывают ключ

, U,j). 16. При

открытом ключе 16

напряжение U (фиг.2 в) с цифроаналогового преобразователя 11 поступает на управляемый стабилизатор 12 тока.

В процессе автоматической калибровки происходит скачкообразное изменение напряжения ,(фиг. 2 в) на выходе цифроаналогового преобразова- теля 11., что приводит к соответствующему изменению амплитуды импульсов, частота следования которых много больше частоты колебаний поверхности. Однако, так как с изменением амп-1Q литуды происходит пропорциональное изменение скважности импульсов (фиг.2 в, U,g), средняя мощность излучения за период остается постоянной и не происходит изменения температурного 15 режима источника 2 света. Следовательно, не происходит изменения интенсивности светового потока после автоматической калибровки.

Таким образом, при ступенчатом из-20 менении амплитуды импульсов, поступающих на источник 2 света, в процессе калибровки не происходит изменения температурного режима вследствие пропорционального изменения длительное- 25 ти импульсов. Формула изобретения

Оптический датчик перемещений, содержащий светопроводящую систему, вы- 30 полненную в виде двух пакетов подво дящих и отводящих световодов, источник света, фотоприемник, оптически связанный с источником света через светопроводящзшз систему, последова- /

тельно соединенные блок дифференцирования и регистратор, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого связан с вторым выходом блока дифференцирования, блок входа максимума и блок сравнения второй вход которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход блока выбора максимума, регистр памяти, выход которого связан с третьим входом блока сравнения, последовательно соединенные регистр последовательных приближений, вход которого связан с выходом блока сравнения, циф роаналоговый преобразователь, управляемый стабилизатор тока, выход которого связан с входом источника света, о тличающий ся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными генератором пилообразного напряжения, компаратором и элект- ронньм ключом, второй вход которого связан с выходом цнфроаналоговсго преобразователя и входом генератора пилообразного напряжения, выход связан с входом управляемого стабипиза- тора тока, блоком выборки и хранения, первый вход которого связан с выходом фотоприемника, второй вход - с выходом компаратора и первым входом электронного ключа, блоком опорного уровня, выход которого связан с вторым входом компаратора.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет стабилизации температурного режима излучения. Оптический датчик перемещений содержит светопро- водящую систему 1, выполненную в виде пакетов подводящих и отводящих световодов, которая оптически связьтает источник 2 света, поверхность объекта и фотоприемник 3, амплитуда импульсов на выходе которого пропорциональна расстоянию до объекта измерения, коэффициенту отражения поверхности и мощности излучения источника 2 света. С вькода фотоприемника 3 сигнал через блок 13 выборки и хранения поступает на блок 4 дифференцирования, где выделяется переменная часть, соответствующая амплитуде колебаний объекта, регистрируемая регистратором 5, и постоянная часть, по которой, при достижении точки максимума функции преобразования, происходит калибровка источника 2 света, в процессе которой скачкообразно меняется напряжение на выходе цифроаналогово- го преобразователя 11, что приводит к соответствующему изменению амплитуды импульсов на выходе электронного ключа 16. Однако, так как с изменением амплитуды происходит пропорциональное изменение скважности импульсов, средняя мощность излучения остается постоянной и не происходит изменения температурного режима ис- ; точника 2 света. 2 ил. (Л

tfrf