Устройство для измерения ширины светящейся линии Советский патент 1989 года по МПК G01B21/02 

Изобретение относится к измериельной технике и может быть использовано, например, при поверке осцилографов для измерения светящейся инии и для дистанционного контроля уровня жидкости.

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение конструкции за счет непосредственной фиксации в цифровом коде номеров световодов, соответствующих границам измеряемого объекта.

На фиг. 1 показана схема устройства для измерения; на фиг. 2 - конструкция элемента индикации; на фиг. 3 - схема элемента И.

Устройство для измерения включает входные квантующие ши1ш 1, группу направленных ответвителей 2, группу логических элементов 3 ЗАПРЕТ, группу логических элементов 4 И, группу логических элементов 5 ЗАПРЕТ, оптические выходы 6 которой подключены к рдноразрядному элементу 7 индикации с оптическими выводами 8. Перечисленные элементы образуют функциональные линии формирования сигналов, в том числе: линию исходного сигнала в виде световода квантующей шины 10, линии формирования позиционного сигнала, каждая из которых соответственно включает последовательно соединенные световод квантующей шины 1.1-1.9, ответвитель 2.2-2.9 (соответствукщий квантующей шине 1,1 ответвитель отсутствует), элемент 3.1-3.8 ЗАПРЕТ (соответствующий квантующей шине 1,9 элемент отсутствует),

элемент 4,1-4,9 И, элемент 5.1-5.9 ЗАПРЕТ и световод оптического выхода 6.1-6.9, линию запрещающего сигнала в виде световода квантующей шины 1.10. Линия сигнала старшей позиции посредством одного из выходных световодов ответвителя 2 соединена с линией мпадией позиции (с инвертируемым входом элемента 3), шина 10 соединена с одним из входов каждого элемента 4, а шина 1.10 - с инвертируемым входом каждого элемента 5. Каждая из линий позиционного сигнала посредством световода выхода 6 соответственно подключена к выводу 8 элемента 7 индикации.

(Одноразрядный) элемент 7 индикации (фиг. 2) содержит оп гические выводы 8, неразъемные соединители 9,

5

0

5

коммутационные световоды 10, неразъемные соединители 11 и сегментные световоды 12. Оптические выводы 8.0- 8.9 и 8.10 посредством коммутационных световодов 10 и неразъемных соединителей 9 подсоединены к сегментным световодам 12, образующим соответственно цифры 0-9 и знак Запятая в порядке, который указан в таблице.

Оптический логический элемент 4 И состоит из входных световодов 13, 14, резисторных фотоприемников 15, 16, резистора 17, диодного светоизлуча- теля 18, включающего светодиод 19 и выходной световод 20, причем резис- торные фотоприемники 15, 16 и резистор 17 соединены последовательно, а светоизлучатель 18 подключен параллельно резистору 17.

Устройство работает следующим образом.

Линейку фотоприемников в виде светоприемных торцов световодов кван- тугадих шин 1 располагают вплотную, например, к экрану осциллографа перпендикулярно линии видимого следа. Предположим, линия следа накрывает

торцы световодов шин 1.0-1.8. При этом поток фотонов от первой крайней точки видимого следа, расположенной на линии его поперечного сечения, поступает в световод шины 1.0 и представляет собой исходный сигнал ширины линии. Одновременно поток фотонов поступает в световоды других соседних квантующих шин, например шин 1.1-1.8, и далее - на вход элемента 3.1 (из шины 1.1) и на соответствующие направленные ответвители 2.2-2.8, с одного из выходов которых - на входы соответствующих элементов 3.2-3.8. С другого выхода ответвителей 2.22.8 поток фотонов подают на инвертируемый вход элементов ЗАПРЕТ линий формирования сигнала по младшей позиции, т.е. элементов 3.1-3.7 соответственно. Поэтому на выходе элементов 3.1-3.7 сигнал отсутствует. Поскольку на инвертируемый вход элемента 3.8 сигнал не поступает (так как фотоприемный торец световода линии сигнала не освещен), то на его

выходе получают сигнал (поток фотонов), который соответствует выделяемой второй крайней точке видимого следа и является функциональным сигналом ширины линии. Этот сигнал по

длют на элемент 4.8 Н, где гутем его лог ического умножения на исходный сигнал, гГодавасм1,1Й из шины 1.0, осуществляют формирование иозиционного сигнала ширины линии ЭЛТ, который с выхода элемента 4.8 поступает на вход элемента 5.8. При отсутствии сигнала на другом, инвертируемом входе элемента 5,8 в световоде его выхода 6.8 возникает поток фотонов, который поступает на оптический вывод 8.8 элемента индикации. Из световода 8.8 по коммутапионным световодам 10 поток фотонов направпяют в сегментные световоды 12.1, 12.2, 12.3, 12.5, 12.7, 12.8, 12.9, с по- погцью светоизпучающих поверхностей которых формируется изображение цифры 8. Число 8 соответствует ширине линии , ЭЛТ 0,8 мм. Лналш ичным образом осуществляется синтез изображения цифр 1-7,9. В схеме устройства предусмотрены цепи, которые предотвращают промахи в измерениях ПРИ его работе, если видим1.1Й след расположен выше фотоприсмиого торца ишны 1.0, то в световоде этой линии сиг- н;ал отсутствует, а значит и отсутствует сиг нал на выходе всех элементов 4, а если ниже, то возникающий в световоде шины 1.10 запрещаюЕ ий сигнал поступает на инвертируемые входы элементов 5.1-5.9, в связи с чем позиционный сигнал на их выходе также отсутствует.

В элементе И только при одновременной подаче потока фотонов в .световод 13 фотоприемника 15 и в световод 14 фотоприемпика 16 сопротивление резисторов обоих фотоприемников минимально, ток в цепи резистора 17 максимальн1.|й, потенциал на В111ходе этой цепи (т.е. на входе светодио- да 19) близок к напряжению К, свето- диод генерирует поток фотонов и в световоде 20 светоизлучателя 18 возникает сигнал, который является выходным сигналом М.

Квантующие шины 1 выполнены, например, в виде одиночных многомодо- вых круглых волоконных световодов иаметром 0,03 мм с полированными светоприемными торцами, расположенными в одной плоскости на прямой лиии на расстоянии О,1 мм, чем обеспечивается разреньчюилп г:пособность считыигпшя О, мм. Р. ).чементе индикации цримеиеп1 1, {.чпример, круглые

волоконные световоды с диаметром 1 мм (сегментные световоды и П1,1вод.) и 0,3 мм (коммутационные световоды), Диаметр световодов, применяег-п 1х для оптической связи между элементами устройства, может б1.ть различным - в зависимости от выбранной оптоэлек- тронной элементной базы. Оптический

Q контакт coeдиняe ыx световодов в неразъемных соединителях обеспечивают путем расположения полированного торца апотно упаколанног. жгута соеди- динительн1 1х световодов вплотную к

5 nojmpoaaHHOMy торп.у сегментного световода (или сретопода вывода элемента индикации) . Светоизи1уча1сиде1г поверхностью сегментоп служт1т полированная поверхность, образованная ие

0 ресечением световода геометрической RnocKocTbto под острым углом к его продольной оси (так называем),1Й косой торец); длина сегментов 12.1, 199 174 19S 17

1.Л,|.),J.,Ji./,l.O,1.17

5 одинакова (например, 12 мм), сегментов 12.6 - в полтора раза больше (например, 18 мм), а сегмента 12.10 - в два раза меньше (например, 6мм).

0 I о Р м у л а изобретения

1 . Устройство для из -1ерепия ширины светящейся линии, содержа1цее датчик изображения, схему преобразоваg 1П1Я сигнала датчика и элемент инди- , отличаю1;(ееся тем, что, с целью повр)11чения быстродействия и упроще)1ия конструкции, да1чик изображения выполнен в виде линейки

0 квантугацих фотоприемных световодов, а схема преобразования выполнена в виде группы направленных ответвите- лей, группы логических элементоз И, первой и второй групп логических

5 элементов ЗАПРЕТ, при этом световоды датчика соответственно соединены с входами ответвителе, один из выходных световодов которых соединен с инвертируемым входом элементов ЗАПQ PET первой rpynni.i, а другой выходной световод - с другим входом элементов ЗАПРЕТ первой группы, кроме последнего ответвителя, другой выходной световод которого соед)1нен с первым

g входом последнего олемента И, выход элементов ЗАПРЕТ пергкзГ) группы соединен с первым входом соответствующего элемента И, при этом неиннер- тируемый вход nepBtjro элемента ЗАПPET первой группы соединен с соответствующим квантующим световодом, вторые входы всех элементов И соединены между собой и с квантукхцим световодом исходного сигнала, выход каждого элемента И соединен с неинвертируемым входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ второй группы, инвертируемые входы которых соединены между собой и с квантующим световодом сигнала запрета, а выход - с соответствующим выводом элемента индикации, причем входы и выходы логических элементов выполнены в виде входных и выходных световодов соот

ветственно, npi этом элемент И выполнен в виде двух входных и одного выходного световодов, диодного све- тоизлучателя и пос-ледовательно соединенных двух резисторных фотоприемников и резистора, причем светоизлу- чатель подключен параллельно резистору, а входные и выходной световоды оптически связаны с фотоприемниками и светоизлучателем соответственно.

2. Устройствопо п. I, о т л и - чающеесятем, что элемент индикации выполненс выводами в виде световодов.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение конструкции за счет непосредственной фиксации в цифровом коде номеров световодов, соответствующих границам объекта. Квантующие шины 1 и группа направленных ответвителей 2 позволяют передавать перепад светового потока от границ объекта непосредственно на элемент ЗАПРЕТ 3 и элемент И 4 с оптическими входами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

О

1 2 3 4 5 6 7

апятая

8,0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8. 10

1, 1,

Фиг. 2

20

Фиг.З