Устройство для измерения малых угловых скоростей Советский патент 1975 года по МПК G01P3/68 G01P3/36 

1

Изобретение относится к области измерений параметров движения.

Известные устройства содержат интерферометр, блок обработки сигналов с интерферометра и блок регистрации сигналов.

Цель изобретения - повышение точности измерения средней скорости и автоматизация процесса измерения. Это достигается тем, что устройство снабжено датчиком разрешения начала отсчета, выполненным в виде фотоприемника, системы зеркал для направления светового луча на фотоприемник и двух диафрагм, одна из которых закреплена на неподвижной части интерферометра, а другая - на подвижной части интерферометра таким образом,что в исходном положении щели диафрагм расположены в одной вертикальной плоскости.

Кроме этого, в устройство введен блок автоматики, состоящий из трех последовательно соединенных блокинг-генераторов задержки и триггера формирования строб-импульса по длительности, образующих замкнутый контур так, что выход третьего блокинг-генератора подключен к первому входу триггера, к которому подключен также выход блока формирования сигналов; второй вход триггера подсоединен к выходу блока реверсивного счетчика угла, а выход триггера подключен ко входу блока измерения интервалов времени, выход которого подсоединен ко входу блока памяти,

к другому входу блока памяти подключен выход первого блокинг-генератора, а к нулевой шине блока измерения интервалов времени подключен выход второго блокинг-генератора.

На фиг. 1 схематически представлено предложенное устройство; на фиг. 2 - упрощенная функциональная схема блока автоматики, в котором формируются интервалы времени прохождения заданного угла.

Устройство состоит из двух основных частей - лазерного интерферометра 1 и электронно-регистрирующего блока 2.

Лазерный интерферометр 1 имеет подвижную часть 3, установленную на объекте, скорость которого измеряется, и неподвижную часть 4. Основными элементами подвижной части интерферометра являются угловые зеркала 5 и 6, установленные на отражателе 7, диафрагма 8 и зеркала 9 и 10.

Основными элементами неподвижной части интерферометра являются источник света - лазер И, три фотоприемника 12-14, подключенные к электронно-регистрирующему блоку 2, диафрагма 15 и система зеркал 16-27.

Электронно-регистрирующий блок состоит из блока формирования сигналов 28, ко входам которого подключены фотоприемники 12- 14; блока реверсивного счетчика 29, ко входу которого подсоединен один из выходов блока формирования сигналов 28; блока автоматики

30, ко входам которого подключены выходы счетчика 29 и второй выход блока 28; блока счета интервалов времени 31, ко входам которого подключен один из выходов блока автоматики 30 и выход генератора эталонной частоты 32; блока памяти 3, ко входам которого подсоединены выход блока 31 и второй выход блока 30; блока дешифратора 34, к входу которого подключен выход блока памяти 33, а к выходу - блок индикации 35; блока цифропечатающей машинки 36, входы которого связаны с блоком автоматики 30 и блоком памяти 3.

.Основными элементами блока автоматики 30 являются триггер формирования строб-импульсов по длительности 37 и три блокинг-генератора задержки 38-40, которые образуют замкнутый контур.

Устройство работает следуюш,им образом.

Луч света, выходяп1.ий из лазерного источника света 11, отразившись от зеркала 16, попадает на блок из четырех полупрозрачных зеркал 17-20.

В каждом плече интерферометра лучи попадают на угловые зеркала 5 или 6, установленные на подвижном отражателе 7, который жестко связан с платформой 3, отражаются от зеркал 21 и 22, попадают опять на зеркала 5 и 6 неподвижного отражателя и с помош.ью зеркал 23 и 24 направляются обратно в блок из четырех полупрозрачных зеркал, где они совмеш,аются зеркалом 19. В плоскости этого зеркала лучи интерферируют и образуется неподвижная интерференционная картина в виде полос равной толш;ины. Эта интерференционная картина с помощью зеркал 25 и 26 подается на диафрагмы фотоприемников 12 и 13. При повороте платформы с подвижной частью 3 лазерного интерферометра от исходного положения в направлении, указашюм на чертеже, поворачивается отражатель 7 с зеркалами 5 и 6. Расстояние в одном плече интерферометра от подвижного зеркала 5 до неподвижного плоского зеркала 21 уменьшается, а в другом плече от подвижного углового зеркала 6 до ненодвил ного плоского зеркала 22 увеличивается. За счет этого измеряется разность хода интерферируюш;их лучей и происходит движение интерференционных полос.

Пропорционально движению полос на выходе двух фотоприемников 12 и 13 датчика углов поворота появляются сигналы изменения тока, в одном - по закону синуса угла поворота, в другом - по закону косинуса угла поворота. Сигналы с этих фотоприемников через соединительные кабели поступают в электронно-регистрируюший блок 2.

Для автоматического запуска от исходного положения подвижной и неподвижной частей лазерного интерферометра, обеспечивая точное значение углов, служит датчик разрешеиия начала отсчета, состоящий из фотоприемника 14, системы зеркал 18, 19, 10, 27, а также подвижной диафрагмы 8 и неподвижной диафрагмы 15. При измерении угловой скорости от начального исходного положения происходит совпадение щелей подвижной 8 и неподвижной диафрагмы 15, и луч света от лазера с помощью системы зеркал проходит через них и направляется зеркалом 27 на фотоприемник 14, который выдает сигнал разрешения отсчета.

Этот сигнал в виде одиночного импульса поступает в блок формирования сигналов 28, разрешая тем самым прохождение импульсов интерференционных полос в этот блок от фотоприемников 12 и 13. Эти импульсы, цена по углу которых на выходе из блока 28 равна 0,108 угл. сек, поступают в блок 29, где формируется необходимый программный угол, величина которого выбирается в зависимости от величины скорости и времени ее осреднения.

Первый импульс поступает с блока формирования сигналов 28 в блок автоматики 30 на первый вход триггера 37 (фиг. 2). Триггер 37 срабатывает и с блока генератора эталонной частоты 32 (фиг. 1) импульсы кварцевой частоты поступают в блок измерения интервалов времени 31. Сигналом окончания прохождения фиксированного углового интервала является импульс, поступаюший с блока реверсивного счетчика угла 29 на второй вход триггера 37 (фиг. 2). В результате положительный фронт с первого выхода триггера, поступая в блок измерения интервалов времени 31 (фиг. 1), прекращает поступление импульсов кварцевой частоты из блока 32 в блок 31.

Отрицательный фронт со второго выхода триггера 37 (фиг. 2) запускает цепочку из трех последовательно соединенных блокинг-геператоров задержки 38-40. По сигналу с блокинг-генератора 38 осуществляется считывание информации о времени прохождения фиксированного угла. Импульс с блокинг-генератора 39 сбрасывает в нуль счетчик времени.

Импульс с блокинг-генератора 40 возвращает триггер 37 в исходное состояние для формирования начала следующего измерения времени прохождения углового интервала, конец которого вновь определится импульсом, приходящим на триггер 37 с блока 29.

Время задержки импульса, приходящего на блокинг-генератор 38 с триггера 37 и приходящего вновь на триггер с блокинг-генератора 40 составляет 10 мк/сек. Таким образом происходит привязка измеряемых интервалов один к другому, то есть конец предыдущего интервала является началом следующего. Измерение угловой скорости происходит до тех пор, пока не заполнится емкость блока реверсивного счетчика угла 29 (фиг. 1), который после переполнения выдает команду на прекращение измерения в блок автоматики 30. Блок памяти 33 регистрирует информацию, содержащуюся в блоке измерения интервалов времени 31. Сигпалы с блока памяти 33 поступают в блок 36, где информация измеряемого времени в десятичном коде печатается на ленте. Одновременно информация об измеряемом времени прохождения углового интервала показывается в блоке индикации 35.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения малых угловых скоростей, содержащее интерферометр, блок обработки сигналов интерферометра и блок регистрации сигналов, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения средней скорости и автоматизации процесса измерения, оно снабжено датчиком разрешения начала отсчета, выполненным в виде фотоприемника, системы зеркал для направления светового луча на фотоприемник и двух диафрагм, одна из которых закреплена на неподвижной части интерферометра, а другая- на подвижной таким образом, что в исходном положении щели диафрагмы расположены в одной вертикальной плоскости.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введен блок автоматики, состоящий из трех последовательно соединенных блокинг-генераторов задержки и триггера формирования строб-импульса по длительности, образующих замкнутый контур так, что выход третьего блокинг-генератора подключен к первому входу триггера, к которому подключен также выход блока формирования сигналов, второй вход триггера подключен к выходу бло ка реверсивного счетчика угла, а выход триггера подсоедииен ко входу блока измерения

интервалов времени, выход которого подключен ко входу блока памяти, к другому входу блока памяти подключен выход первого блокинг-генератора, а к нулевой шине блока измерения интервалов времени подключен выход

второго блокинг-генератора.