Фотоэлектрический измеритель смещений Советский патент 1980 года по МПК G08C9/06 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРЩ-ЕЛЬ Преопожевное устройсггтао относится к области автоматичесжого измерения нв эпектрических величин, а именно измерения перемещений объекта, фотоэлектрическими устройствами. Известны фотоэлектрические измерители смещений, содержащие источник оптического излучения, отражающее зеркало, расположенное на объекте и фотоприемники i . Недостатками таких устройств являются большие габариты ц)иемного устройства и невозможность работы их в динамиче жих условиях, когда на объект возиействуют знак;6йе емен ные нагрузки, вызывающие знакопеременные перемещения и резона1к:ные эффекты. Наиболее бписэким по технической сую вости к изобретению является фотоэлектрический измеритель смещений, содер}каший источник когерёэтного излучения, ш{брируюшую отражающую пластину, огггическую систему фотоприемника, усиСМЕШЕНИЙлитель типа модулятор-демодулятор, связанный с генератором и индикатором, в котором установлена диссекторная трубКа, выход которой подключен ко .входу усилителя типа модулятор-демодулятор Недостатками устройства являются невозможность работы при параметрических резонансах, возникающих при воздействии знакопеременных нагрузок на объект, устойчивости устройства в целом и в связи с этим |%высокая надежность его работы. Цель изобретения - повышение устойчивости иа ерителя. Постаытенная цель достигается за сче того, что в фотоэлектрический измеритель смещений введены управляющий элемент формирователь частоты сдвига, пороговый элемент, сканирующий фильтр, который через последовательно соединенные пороговый элемент и формирователь частоты сдвига соединен со входом управляющего элемента, который механичесюГ связан

с объектом, вход сканирующего фильтра соейинен с выходом усилителяя и механически .связан о формирователем частоты сдвига. . ;. , .: ..... . ,

На чертеже лриведена структурная схема предложенного устройства.

Оно содерл ит источник когерентного излучения, вибрирующую зеркальную пластину 2, закрепленную на исследуемом объекте 3, оптическую систему 4 для формирования плоскопараллельного пучка света, диссекторную трубку .5, служащую для преобразования смещения оптического луча в переменный электрический сигнал, усилитель 6 типй модулятор - демодулятор с опорным генератором 7, индикатор 8, сканирующий фильтр 9, порог-свЫй элемент 10, формирователь частоты сдвига 11 и управляющий элемент 12,

фйльтр 9 подключен к выходу усилителя 6 и механически связан с формирователем 11, вход которого через пороговый элемент 10 соединен, с выходом фильтра 9, а выход - с управляющим элементом 12, который механически связан с объектом 3,

Изк{еритель работает следующим образом.

Луч рт нетточщжа 1 нащэавдяют напластину 2, закрепленную на объекте S, При вибрашт объекта пластика 2 отраясает падающий луч света по пардлл пьным наттравляюпшм. Таким образом, Колебательное движение объекта 3 и пластины 2 гфеобразуется в пространственную модуляцию лучей источника когерент1юго излучения 1..

Этот периодически смещаемый отраженный луч подается на фотокатод диссекторной трубки б, представляющей собой позицнонно-чувствительный фотоприёмник. В зависимости от положения луча на фотокатоде трубки 5 на ее выходе выделяется импульсный сигнал, несущий ив| ормацию о пфемещении луча по фотокатоду и, следовательно, о смещении объекта 3, Импульсный электрический сигнал с вьгхрда трубки 5 демодулируетсд и усиливается в усилителе 6,

Сигнал,пропорпиональный перемещеHHJo объекта 3, регистрируется индикатором 8.

Поскольку объект 3 находится в условн воздействия энакопеременных нагруаж-вибраций, то возможно возникновение параметрических резонансов объекта, когда частота внешней силы кратна частоте колебаний отдельных элементов,

связанньгх с объектом 3 нелинейными связями. На практике такие колебания объектов встречаются довольно часто и борьба с ними затруднительна. При параметрическом резонансе объект 3 испытывает значительные перегрузки, амп/гятуда колеба1шй возрастает, причем при параметрическом резонансе система становится неустойчивой, что гриводит к нарущению синхронизма между воздействующей знакопеременной силой и реакцией объекта. В этом случа отраженный от Qe-bei ta 3 луч теряет плоскопараллельную ц)остранстве ную модуляцию и может выйти за пределы чувстбитель аой поё ерхности фотокатода трубки 5. Чтобы этого не произощло сирнал с выхода усилителя 6 передают на фильтр 9, который периодически перестраивается во всем рабочем диапазоне устройства.

Сигнал с выхода фильтра 9 поступает на пороговый элемент 10. Если на какойлибо частоте i.. возникает резонанс, то сигнал на выходе фильтра 9 возрастает и, когда он превосходит заранее установленный уровень, на вькоде порогового элемента 10 появляется сигнал рассогласования, который поступает на формирователь 11 и возбуждает его на частоте

Формирователь 11 представляет собой делитель частоты и генератор п емевяои частоты, механически связанный с филь-гром 9. Таким образом, возбуждение генератора формирователя 11 осуществляется на частоте резонанса, а выходной сиг {ЮЛ с генератора сдвигается на частоте делителя частоты на величину л , Таким образом, 1ри резонансе на выходе форкгарователя 11 образуется сигнал с частотой, отлнчнр.й от частоты резонанса. Этот сигнал воздействует на управляющий элемент и принуждает объект изменить частоту колебаний, т.е. выйти из полосы параметрического резонанса.

После восстановления устойчивости измерителя сигнал на входе порогового элемеврга 10 становится меньше уровня порога, генератор переменной частоты формирователя 11 не возбуждается, и управляющий сигнал не воздействует на элемент 12, и тем самым обеспечивается нормальная работа измерителя в заданном режиме.

Предложенное устройство обеспечивает надежную устойчивую работу 1фи параметричесгсих резонансах объекта. Ожидаемый

экономичесжий эффект составляет 5 тыс,

руб.

формула изобретения

фотоэлектрический измеритель смешений по авт. свид, 297062, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него вве пеныуправляющий элемент, 4)ормирователь частоты спвига, пороговый элемент, сканирующий фильтр, который через послеаовательно сое пине нные пороговый элемент и формирователь частоты сдвига соединены со

входом уфавляюшего элемента, который механически связан с объектом, вход сканирующего фильтоа соединен с выходом усилителя и механичесщ связан с формирователем сдвига.

(Уточники ин юрмашю, щ инятые во внимание при экспертизе

1,Ворондов Л, Н. фотоэлектрические системы ко (про ля линейных величин, 1965, с. 51,

2,Авторское свидетельство СССР № 297062, кл. Q 08 С 9/Ов, 1969 (прототип).