Устройство для измерения малых зазоров Советский патент 1988 года по МПК G01B21/16 

(Л

о

ГчЭ

00 о

Го

Изобретение относится к измерительной технике и является дополнительным к основному авт. св. № 1231409.

Цель изобретения - повышение достоверности измерений путем обеспечения не- прерывного измерения величины зазора и представления результатов из.мерения в аналоговой форме.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - структура

логической схемы устройства.

10

Устройство для измерения зазоров содержит осветитель 1, первый светоделитель 2,, образующие зазор поверхности 3 и 4, второй светоделитель 5, светофильтры 6 и 7, фотодетекторы 8 и 9, компараторы 10-16, де- .j 1нифратор 17, логическую схему 18, инвертирующий усилитель 19, аналоговые ключи 20 и 2, цифроаналоговый преобразователь 22, аналоговый сумматор 23 и индикатор 24.

Логическая схема содержит четыре логи- 20 ческих элемента 25-28 4ИЛИ и два логических элемента 29, 30 2ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Сформированный в осветителе 1 световой поток проходит через светоделитель 2 и па- , дает на измеряемый зазор, образуемый поверхностями 3 и 4. Отраженные этими поверхностями лучи интерферируют и с помощью светоделителя 2 направляются на светоделитель 5, который разделяет световой поток на две ветви, направляемые через све- о гофильтры 6 и 7 на фотодетекторы 8 и 9. Светофильтр 6 пропускает свет с длиной волны /-:, и на выходе фотодетектора 8 формируется сигнал

(1-COs4.Tl/2/Ai),

где Uf, - константа, определяемая интенсивностью интерферирующих лучей;

h - величина измеряемого зазора. Светофильтр 7 пропускает свет с длиной волны К-, и на выходе фотодетектора 9 фор- мируется сигнал

U-, 2Ua(l-cos4:ih/K-2}.(2)

К выходу фотодетектора 8 подключена группа компараторов 10, 11 и 12, настроен- ных на уровни срабатывания (7 о(А2- - K)k/J:, где k - порядковый номер компаратора в группе. К выходу фотодетектора 9 подключена группа компараторов 13-16, настроенных на уровни срабатывания 6 2(/о(2-K)k/K-2. Выходные сигналы фото- /.етекторов 8 и 9 при помощи компараторов 10-16 заменяются дискретными сигналами. Каждому делению диапазона измерения зазора соответствует определенная комбинация дискретных сигналов. Дещифра- тор 17 по конкретной совокупности сигналов на выходах компараторов 10-16 формирует сигнал на своем выходе, порядковый номер которого совпадает с порядковым номером

0

0

, о

5

лс 0 5

шага квантования измеряемой величины. Изменение величины зазора, соответствующее одному тагу квантования q, равно (/ .2-А|)/4. Если величина измеряемого зазора находится в пределах от О до q, то на первом выходе дещифратора 17 будет сигнал соответствующий лог. «1. На остальных выходах дещифратора 17 будут сигналы, соответствующие лог. «О. Если величина зазора находится в пределах от q до 2,, то лог. «1 будет на второ.м выходе дешифратора 17 и т. д. Таким образом, можно утверждать, что к нулевому полупериоду относится .(л2/ 4);(.2-/ H)(v2-И.|) тагов квантования и им соответствующих выходов дещифратора 17. Если величина зазора находится в пределах нулевого полупериода (), то на одном из группы выходов дeцJифpaтopa 17 с номерами от 1 до Л будет лог. «1. Если величина зазора находится в пределах первого полупериода (А2/ 55 /г 2/2), то лог. «1 будет сформирована на одном из группы выходов дещифратора 17 с номерами от Л -|-1 до 2Л и т. д.

Выходы дешифратора 17, соответствующие нулевому полупериоду интерференционной картины, подключены к входам элемента 25 4ИЛИ, выходы дешифратора 1, соответствующие первому полупериоду интерференционной картины, подключены к входам элемента 26 4ИЛИ и т. д. Таки.м образом, на выходах f Ь, F2 и f3 логической схемы 18 формируются сигналы, соответствующие О, 1 и 2 полупериодам интерференционной картины. Сигналы, соответствующие четным полупериодам интерференционной картины, собираются на входах элемента 29 2ИЛИ, и на выходе F в этих случаях появляется лог. «1. Сигналы, соответствующие нечетным полупериода.м интерференционной картины, собираются на входах элемента 30 2ИЛИ, и в этих случаях на выходе РЬ формируется лог. «1.

Для получения аналогового сигнала, прямо пропорционального величине зазора, необходимо передать в аналоговый сумматор 23 инвертированный или неинвертированный сигнал с выхода фотодетектора 9 в зависимости от четности полупериода интерференционной картины. Эту функцию выполняют аналоговые ключи 20 и 21. Когда с выхода FA логической схемы 18 на управ- вход аналогового ключа 21 поступает лог. «1, происходит ко.ммутация выхода фотодетектора 9 с входом аналогового сумматора 23. Когда с выхода Fb логической схемы 18 поступает лог. «1 на управляющий вход аналогового ключа 20, выход фотодетектора 9 через инвертирующий усилитель 19 подключается к выходу аналогового сумматора 23. Сигналы с выходов F, F1, FZ логической схемы 18 поступают на входы циф- роаналогового преобразователя 22, который преобразует дискретный код в ступенчатый аналоговый сигнал. Длина одной стУпеньки

соответствует величине зазора, равной /-2/4, т. е. одному полупериоду интерференционной картины.

Аналоговый сумматор 23 выполняет суммирование ступенчатого сигнала, поступающего с выхода цифроаналогового преобразователя 22, и сигнала, поступающего с выхода фотодетектора 9. На выходе аналогового сумматора 23 появляется непрерывный сигнал, величина которого в любой момент времени пропорциональна мгновенному значению величины измеряемого зазора.

Для наблюдения зависимости величины зазора от времени применяется индикатор 24, входом подключенный к выходу аналогового сумматора 23.

Формула изобретения

Устройство для измерения .малых зазоров по авт. св. № 1231409, отличающееся тем.

5

что, с целью повыц ения достоверности измерений, оно снабжено последовательни соединенными логической схе.мой, первы.м аналоговым ключом, аналоговым сумматором и индикатором, последовательно соединенными инвертирующим усилителем и вторым аналоговым ключом, цифроаналоговым преобразователем, группа входов которого соединена с соответствующей группой выходов логической схе.мы, второй выход которой соединен с вторым входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с выходом первого аналогового ключа, вход инвертирующего усилителя соединен с вторы.м входом первого аналогового ключа и подключен к выходу фотодетектора одного из каналов интерферометра, выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом аналогового сумматора, а входы логической схемы соединены с соответствующими выходами дещифратора.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерению величины зазоров. Цель изобретения - повышение достоверности путем обеспечения непрерывного измерения зазоров и представ- лепия результатов измерений в аналоговой форме. Устройство состоит из интерферо- метрического измерителя зазоров, компараторов 10-16 результатов измерения, дешифратора 17 и цпфроаналогового преобразователя 22 с логической схемой 18. Номер нолупериода интерференционной карты, сформированный логической с.хемой 18, подключенной к выходу дешифратора, представляется цифроаналоговым преобразователем 22 в виде ступенчатого аналогового сигнала, который складывается в аналоговом сумма- /горе 23 с сигналом фотодетектора 9, выражающим значения зазора внутри полунери- ода интерференционной карты. 2 ил. «

25

26

27

28

23

fl

FI

ЪО

И

F5

F5

фие.2