Способ измерения угловой скорости Советский патент 1992 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при контроле качества выпускаемой продукции

Известен способ измерения угловой скорости, согласно которому освещают световым пучком развертывающий элемент, закрепленный на вращающемся объекте, и измеряют временной интервал

Недостатком этого способа является его сложность аппаратной реализации и обусловленная этим низкая точность измерения

Известен также способ измерения угловой скорости.согласно которому освещают световым пучком развертывающий элемент, закрепленный на вращающемся объекте, фиксируют моменты прохождения световым пучком, провзаимодействующим с развертывающим элементом друх заданных в

пространстве направлений измеряют временной интервал между моментами прохождения световым пучком заданных направлений

Недостаток этого способа заключается в том, что использование двух фотоприемником, оптические оси которых задают в пространстве реперные направления, приведет к ошибкам измерений за счет некоррелированного изменения со временем параметров фотоприемников.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу измерения угловой скорости, заключающемуся в освещении световым пучком развертывающего элемента, закрепленного на вращающемся объекте, фиксации моментов прохождения световым пучком, провзаимодействующим

«ГС&

XJ

нягий

с развертывающим элементом двух заданных в пространстве направлений и измерении временного интервала между моментами прохождения световым пучком заданных направлений, освещают световым пучком вращающиеся клинья развертывающего элемента, заданные направления в пространстве формируют границами поля зрения фотоприемного устройства, причем моментам прохождения световым пучком заданнЦх направлений со- ответствуют момёнты входа и выхода светового пучка игз поля зрения фотоприемного устройства, измеряют углы поворота вращающегося объекта в моменты входа и выхода светового пучка из поля зрения фотоприемного устройства, а угол между заданными направлениями в пространстве определяют углоизмерительным прибором по положениям светового пучка в пространстве, соответствующим измеренным углам поворота объекта при входе и выходе пучка из поля зрения фотоприемного устройства.

На фиг.1 представлена схема устройства реализующего способ; на фиг. 2 - виды изображений.

Устройство содержит последовательно расположенные формирователь 1 светового пучка, развертывающий элемент 2, фотоприемное устройство 3, к выходу которого подключен измеритель 4 временных интервалов, блок 5 управления,электропривод 6, сочлененный через развертывающий элемент 2 с датчиком угла 7, подключенным ко входу обратной связи электропривода 6, генератор 8 задержки и углоизмерительный прибор 9. В формирователь 1 светового пучка входит источник света 10, молочное стекло 11. диафрагма 12 круглой формы и объектив 13, в фокальной плоскости которого расположена диафрагма 12, Элемент 2 включает два клина 14,15, вращаемых относительно оптической оси 16 формирователя 1 светового пучка с одинаковой скоростью, но в противоположных направлениях. В фотоприемное устройство 3 входят светодели- тельная пластина 17, объектив 18, приемник 19 с круглой диафрагмой 20 поля зрения, плоские зеркало 21, регистратор 22 амплитуды и визир 23, включающий объектив 24, сетку 25 с круглой диафрагмой 26 поля зрения и окуляр 27, Блок 5 управления соединен шиной 28 данных с электроприводом 6 и с измерителем 4 временных интервалов, причем с последним через генератор 8.

В качестве измерителя временных ин. тервалов используется запоминающий осцил лограф , ко входу синхронизации

которою подключена линия шины данных.

Выход приемника 19, являющийся выходом

фотоприемного устройства 3, подключен к регистратору 22 амплитуды, а визир 23 посредством плоского зеркала 21 и светоделм- тельной пластины 17 оптически сопряжен

через элемент 2 с формирователем светового пучка.

Способ реализуется следующим образом.

В совмещенном положении оптических

осей формирователя 1 и фотоприемного устройства 3 с использованием блока 5 формируется код исходного положения, который поступает на электропривод 6. На электропривод б поступает также сигнал

датчика 7 фактического угла поворота клиньев. Под воздействием этих сигналов электропривод 6 устанавливает клиньл 14 и 15 в положения, при которых клинья образуют плоскопараллельную пластину. В результате этого световой пучок формирователя 1 проходит через элемент 2 на светоделительую пластину 17 и далее на визир 23, в поле зрения которого, ограниченном кругом 29, наблюдается в виде кружка 30 изображение диафрагмы 12. Одновременно пучок световых лучей проходит через светоделительную пластину 17 на объектив 18, который фокусирует излучение на приемник 19, ограниченный круглой диафрагмой 20, формирующей границы поля зрения фотоприемного устройства в пространстве. Диаметр dn диафрагмы 20 и фокусное расстояние fn объектива 18 выбираются такими, -что величина 6 (равная

отношению dn/fn) поля зрения приемника не равна расходимости Ј (см. поз, 31 на фиг. 2) формирователя 1 светового пучка, которая определяется отношением диаметра d диафрагмы 11 к фокусному расстоянию

f объектива 13, Приемник 19 вырабатывает также сигнал, амплитуда которого измеряется регистратором 22. В дальнейшем от блока 5 задают условия (начальное положение и необходимую скорость) и команду на

начало движения, после чего фиксируют факт прохождения световым пучком вдоль хорды 32 поля зрения и границы 33 и 34 двух заданных направлений в пространстве, соответствующих моментам входа и выхода

светового пучка из поля зрения фотоприемного устройства. Фиксацию моментов входа и выхода предпочтительно выполнять с использованием регистратора 22 путем отсчета амплитуды сигнала на уровне несколько

раз превышающем уровень шума приемника 19. На моменты фиксации уровня сигналов в положениях 33 и 34 светового пучка фиксируются также показания датчика 7 угла, а осциллографом 4 измеряется длительность г одиночного сигнала 35 на согласованном с вышеупомянутыми уровне. Генератор 8 при этом обеспечивает задержку развертки таким образом, чтобы регистрация длительности осуществлялась в пределах полной длины экрана осциллографа. Зарегистрировав длительность г , фотоприемное устройство 3 смещают с оптической оси формирователя 1, а на его месте размещают углоизмерительный прибор, например, теодолит, Перестановка осуществляется в положениях клиньев, совмещенных в плоскопараллельную пластину, после чего с использованием блока 5 формируются коды, ранее зарегистрированные датчиком 7, и клинья разворачиваются в положения, соответствующие моментам входа и выхода светового пучка в поле зрения приемного устройства. В каждом из положений 36 и 37 снимаются отсчеты р .по разности которых определяют угол ptc использованием которого совместно с вышеизмеренным т определяют угловую скорость отклонения луча вращающимися клиньями по формуле ш - (р/т ((р )/г.

Применение предложенного способа обеспечивает возможность измерения угловых скоростей отклонения луча вращающи- мися клиньями без изменения их динамических параметров. В результате этого повышается точность измерений,

Формула изобретения Способ измерения угловой скорости,за- ключающийся в освещении световым пучком развертывающего элемента, 5 закрепленного на вращающемся объекте, фиксации моментов прохождения световым пучком, провзаимодействующим с развертывающим элементом,двух заданных в про- странстве направлений и измерении

0 временного интервала между моментами прохождения световым пучком заданных направлений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, освещают световым пучком вращающиеся

5 клинья развертывающего элемента, заданные направления в пространстве формируют границами поля зрения фотоприемного устройства причем моментам прохождения световым пучком заданных направлений со0 ответствуют моменты входа и выхода светового пучка из поля зрения фотоприемного устройства, измеряют углы поворота вращающегося объекта в моменты входа и выхода светового пучка из поля зрения фотоприем5 ного устройства, а угол между заданными направлениями в пространстве определяют углоизмерительным прибором по положениям светового пучка в пространстве, соответствующим измеренным углам поворота

0 объекта при входе и выходе пучка из поля зрения фотоприемного устройства.

Использование контроль качества выпускаемой продукции. Сущность изобретения1 освещают световым пучком вращающиеся клинья развертывающего элемента, закрепленного на вращающемся объекте, фиксируют моменты прохождения световым пучком, провзаимодействующим с развертывающим элементом, двух заданных направлений в пространстве, которым соответствуют моменты входа и выхода светового пучка из поля зрения фотоприемного устройства Измеряют временной интервал между моментами прохождения световым пучком заданных направлений. Измеряют углы поворота вращающегося объекта в моменты входа и выхода светового пучка из поля зрения фотоприемного устройства. Угол между заданными направлениями в пространстве определяют углоизмеритель- ным прибором по положениям светового пучка в пространстве, соответствующим измеренным углам поворота объекта при входе и выходе пучка из поля зрения фотоприемного устройства. 2 ил.

гв.

М 23 25,26

У

it/