Способ преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал Советский патент 1976 года по МПК G08C9/06 

1

Изобретение стаосится к автоматике и измерительной технике и люжет быть использовано для преобразования .в электрический сигиал иеэлектрических величии многоканальными дифференциальными преобразователями в устройствах наведения и определения пространственного положения визируемых объектов, фотометрах, сиектрофотометрах, фотоэлектр«че1ских коордииаторах в других устройствах с исиользованием электромагнитного излучения широкого спектрального диапазона.

Известиы способы преобразования пеэлектрических величии в электрический сигнал путем облучения многоканальных диффереидиальиых измерительиых преобразователей с приемниками модулированными потоками электромагнитного излучения, в которые для устранения иогрешиостей нуля и чувствительности иреобр азов алия, обусловлеи1г ых неидентичиостыо иараметров каиалов преобразователей из-за температурного и временного дрейфа иараметров их элемептов, вводятся дополиительные эталонные сигналы лучистой энергии, для облучения нриемииков всех каиалов одиовремеиио с регистрируемыми полезными сигналами.

Для повышения точности преобразования пеэлектрических величии в электрический сиги а л .м и ог ОК ан а л ь.н ы м и д иф ф е р е и ци а л ь н ы м: i

измерительиыми преобразователями с использованием электромагнитиого излучения широкого спектра-чьного диапазона предлагается потоки излучения источников каждого канала разделять на две части, одной частью потоков облучать один обш,ий для всех каналов приемник излучения и выделять разностный сигнал рассогласования, которым выравнивать параметры потоков излучения каждого капала, а другой частью потоков облучать измерительный преобразователь, регнстрировать их вторым приемником и выделять разностный сигнал рассогласования. Это позволяет устраиять аддитивную и мультинликативную погрешности преобразоваипя, т. е. погрешности нуля и чувствительности дифференциальиых преобразователей.

На фиг. 1 нриведеиа обобщенная функциональная схема двухканального дифференци0ального преобразователя для осупдествления оиисываемого способа; иа фиг. 2 - фотоэлектрический микроскоп для иаведеиия на штриховую метку.

Двухканальиый дифференциальный преобразователь содержит автономиые источники электромагнитного излучения 1 и 2 с внутреиней или виешией модуляиией их потоков, приемники излучения 3 и 4, измерительный преобразователь о, на который воздействует

измеряемая величина х, блоки обработки сигналов 6 и 7.

Фотоэлектрический микроскоп для иаведения на штриховую метку содержит маску 8 с двумя прямоугольными диафрагмами 9 и 10, коллектив 11, источники света 12 п 13, конденсаторы 14 и 15, полупрозрачное (светоделительное) зеркало 16, объективы 17, 18 и 19, фотоприемники 20 и 21, объект 22 со штриховой меткой 23, управляемые генераторы 24 и 25 модулированного напряжения (тока) для питания источников света 12 и 13 и блоки обработки сигналов 26, 27 и 28.

Сущность сиособа преобразования неэлектрических величин заключается в том, что измерительный нреобразователь 5 неэлектрической величины X облучается двумя модулированными потоками электромагиитпого излучения от источников 1 и 2. Указанные иотоки отличаются частогой модуляции или противоположны по фазе, т. е. их информативные параметры могут быть выделены в сигнале приемника излучеиня, одновременно регистрирующего два указаиных потока. До узла измерительного преобразования потоки излучения в каждом канале разделяют на две части и одной из них облучают приемник 3 - общий для двух каналов. Блок обработки сигналов 6 выделяет и сравнивает ииформативпые параметры потоков излучения в сигналах приемника 3, а их разностный сигнал рассогласова.нпя используется для выравнивания в двух каналах параметров их потоков излучения - глубнпы модуляции и иитепсивпости путем воздейстиия па источники излучения 1 и 2. Другой частью потоков облучают измерительный преобразователь 5. После преобразования потоков преобразуемой величиной к они регистрируются также одним общим для всех каналов приемником 4. Блок обработки сигналов 7 определяет состношепне И;нфор.мати1вных параметров потоков каждого капала - их разность и сумму и использует их для оценки измеряемой величины и стабилизации чувствительности измерительного преобразования путем изменения параметров потоков излучення источников 1 и 2.

Этим устраняется влияние вре.менной и температурной нестабильности параметров прие.мника 4 п блока обработки сигналов 7 па чувствительность преобразования, а выравнивание ипформатнв1ных параметров потоков, облучающих измерительный нреобразователь, и регистрация этих потоков, после преобразования одним приемником, обеспечивает стабильность нуля преобразования.

Работа фотоэлектрического микроскопа для наведения па штриховую метку, реализующего способ, состоит в следующем. Источпики света 12 и 13, подключенные к управляе.мым генераторам питающего нанряжения (тока), с помощью копдея-саторов 14 и 15 освещают прямоугольные диафрагмы 9 и 10 маски 8 модулированными по амплитуде и противофазиьгм - световыми потоками, как показано на фиг. 2 . Изображение этнх диафрагм объективом 17, коллективом 11 и светоделительным зеркалом 16 проецируется на фотопрпемник 20, а объективом 18 - в плоскость объекта (шкалы) 22 со штриховой меткой 23. Объектив 19 ироецирует выходной зрачок микроскопа в плоскость фотоприемника 21. Соз.местное изображеиие диафрагмы маски и визируемой штрИховой метки (см. фиг. 26) образует узел двухканальиого измерительного преобразовате.ля, где преобразуемая величина - рассовмещеиие оси визируе.мой штриховой метки

относительно оси наведения фотоэлектрического микроскона -- оси симметрии диафрагм маски определяется соотношением световых jiOTOKQiB, проходяп;их через зазоры г и (Э диафрагм, маскированных изображением штриховой метки 23.

Стабильность пуля преобразования, т. е. стабильность фотометрической оси наведения фотоэлектрического .микроскопа достигается

выравниванием в двух его каналах световых потоков, облучающих узел его измерительпого преобразования, с помошью замкнутого контура автоматического регулирования, который содержит светоделительный элемент -

полупрозрачное зеркало 16, объектив 17, фотонриемник 20, блок обработки сигналов 26 и унравляемые генераторы 24 и 25 модулированного питающего панряже}1ия (тока) истопников света 12 и 13.

Полупрозрачное зеркало 16 делит па две части в пропорцпона;1ьиом отношении световые потоки, и при рассог.ласовапии величин потоков Ф) и Ф9 (см. фиг. 2 а), регпстрируе.мых одним фотоприемником 20, блок 26 выделяет разностный сигнал его фототоков; этот сигнал как управляющий поступает на регистрирующие входы генераторов 24 и 25 и изменяет ам плнтуды их выходных импульсов так, чтобы были равны световые потоки Ф| и

(U,. Этим выравпиваются и световые потоки, облучающие узел пз.мерительного преобразования. После преобразования световые потоки двух каналов регистрируются одним фотоприемником 21, а величина и знак разпостного сигнала его выходпых фототоков м и k (см. фиг. 2 б) определяет величину и паправление смещения оси визируемой штриховой метки относительно оси наведения фотоэлектрического микроскопа. Разностный сиг11ал рассогласования фототоков Ji и k выделяется и иидиц.ируется блоком 27. Кроме того, блоки 27 и 28 выделяют суммарный сигнал , заномииают его и сравнивают с опорным (установленным) уровнем и сигналом

рассогласования, через генераторы 24 и 25 управляют величиной световых потоков источников 12 и 13, чем стабилизируется чувствительность преобразования всего устройства в целом при изменении параметров источпиков и измерительного устройства блока 27.

Аналогично может быть реализован способ и двух- и трехкоординатпых фотоэлектрических координаторах.

Формула изобретения

Способ преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал путем облучения многоканальных дифференциальных измерительных преобразователей с приемниками модулированными потокаМИ электромагни-гтсюго излучения, о т л -и ч а ю ni, и и с я

тем, что, с целью повышения точности преобразования, потоки излучения источников каждого канала разделяют на две части, одной частью потоков всех каналов облучают один приемник и выделяют разностный сигнал рассогласования, которым выравнивают нараметры потоков излучения каждого канала,, другой частью потоков облучают измерительный преобразователь, реги стрируют их вторым приемником и выделяют разностный сигнал рассогласования.

Иm п п

7 I-«V z jJ

в

I Innl w--is

Al№lJlJl.JlJL