Оптический преобразователь перемещения в код Советский патент 1980 года по МПК G02F7/00 

1

Изобретение относится к области оптоэлектроники, автоматики и измерительной техники. Оно может быть использовано в геофизической аппаратуре, в системах связи и инерциаль- 5 ной навигации, например, для преобразования и измерения механических величии, в медицинском приборостроении. Известны оптические преобразователи перемещения в электрический сиг- О нал, который далее может быть ni eo6разован в цифровой код fl. Их недостатком является малая точность преобразования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату ; является оптический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, пучок световодов, входы 20 которых образуют линейку, а выходы соединены с фотоприемниками - по числу световодов, дешифратор положения с индикатором, подключенный к выходам фотоприемников 2.25

Недостатком его является малый динамический диапазон.

Целью изобретения является увеличение динамического диапазона преобразователи .30

Это достигается благодаря тому, что он дополнительно содержит модулятор направления света с присоединенными к нему демпфером и компенсатором, буферные усилители и многовходовый блок вычитания, причем входы усилителей подключены к фотоприемникам, а выходы усилителей подключены ко входам блока вычитания, выходы которого подключены к дешифратору положения.

Для повышения точности измерения преобразователь также может содержать дополнительный аналого-цифровой пре15образователь, входы которого присоединены к выходам блока вычитания, а выход подключен к младшим разрядам индикатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого оптическогб преобразователя перемещения в код; на фиг.2 - приемная часть преобразователя, снабженного дешифратором, регистратором и аналого-цифровым преобразователем.

Оптический преобразователь перемещения в код (фиг. 1) содержит источник 1 света, формирователь 2, модулятор (чувствительный элемент) 3, взаимодействующий с компенсатором 4, демпфером 5 и источником 6 входного

воздействия и оптически связанный с торцами световодов .-С, присоединенных через фотоприемники Ф. .. и усилители К. . . К ко входам блока 7 вычитания.

Выходы усилителей (фиг. 2) дополнительно присоединены к дешифратору 8, связанному со старшими разрядами индикатора 9 и регистратора 10, млад шие разряды которых связаны через аналого-цифровой преобразователь 11 с блоком 7 вычитания.

Оптический преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Пучок света (фиг.1) источника 1 формируется формирователем 2 и через модулятор 3 поступает на торцы световодов С,.. С . Если входной сигнал отсутствует ( Fj,y 0), то пучок разделяется световодами на два пучка равной интенсивности, которые регистрируются фотоприемниками Ф и Ф

поступают

и через усилители

на входы блока 7 вычитания, сигнал на выходе которого .будет равен нулю

О

bhiK

Под действием входного сигнала пучок отклоняется модулятором и в одном из световодов интенсивность света будет выше, чем в другом, что приводит к появлению сигнала на выходе блока вычитания, пропорционального по величине углу отклонения, а следовательно, и величине входного сигнала.

При большом динамическом диапазоне Fg,y пучок света будет отклонен на значительный угол и может .быть принят другой парой световодов С и С(фиг. 2), установленных вдоль направления перемещения пучка света. Это отклонение регистрируется посредством соответствующих фотоприемников Ф и $- и через усилители X и поступает на вход блока 7 вычитания, выполненного многовходовым, а на его выходе сигнал будет пропорционален разбалансу пучка относительно входных торцов световодов и C .

Это позволяет измерять, например, амплитуду и форму колебаний пучка, а следовательно, и входного сигнала, на фоне его больших, например, статических составляющих.

Величина этих составляющих может быть зарегистрирована посредством дешифратора 8 (фиг, 2) в старших разрядах цифрового индикатора 9 и регистратора 10.

Для цифровой индикации и регистрации малых колебаний входного сигнала преобразователь снабжен аналогоцифровым преобразователем 11, который представляет в цифровом виде величину смещения пучка относительно двух засвеченных им световодов и регистрирует их на младших разрядах индикатора 9 и регистратора 10.

Предлагаемая конструкция, а именно модуляторный блок, может Пыть изготовлена с минимальными габаритами,: например в тонкой полой игле медицинского шприца. В ней в качестве - модулятора (чувствительного элемента) может быть применена тонкая диафрагма, натянутая на конец иглы с закрепленным в ее центре сканирующим волоконным световодом и двумя приемными волоконными световодами диамет ром -v. 10 мкм каждый. Диаметр иглы может быть доведен до 0,5-0,1 мм при то.лщине трехжильного волоконного кабеля . 0,06 мм.

Технико-экономические показатели эффективности предлагаемого устройства, обеспечиваемые новой совокупностью признаков, могут быть представлены следующим образом.

0 1. При точности и динамическом диапазоне диаметр преобразователя без схемы регистрации может быть выполнен 0,1 мм.

2.При динамическом диапазоне

5 (lO -lo) диаметр не превышает 10мм.

3.Преобразователь может быть применен в качестве миниатюрного датчика, преимущественно механических величин, коммутатора и т.д.

Q 4. Датчик прост и дешев в изготовлении и эксплуатации.

Формула изобретения

1.Оптический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, пучок световодов, входы которых образуют линейку, а выходы соединены с фотоприемниками -

0 по числу световодов, дешифратор положения с индикатором, подключенный к выходам фотоприемников, отличающийся тем, что, с целью увеличения динамического диапазона, 5 он дополнительно содержит модулятор направления света с присоединенными к нему демпфером и компенсатором, буферные усилители и многовходовый блок вычитания, причем входы УСИЛИА телей подключены к фотоприемникам, а выходы усилителей подключены ко входам блока вычитания, выходы которого подключены к дешифратору положения.

2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности измерения.

он содержит дополнительный аналогоцифровой преобразователь, входы которого присоединены к выходам блока вычитания, а выход подключен к младшим разрядам индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бэйи-Сален Р. Волоконнооптический датчик смещения для исследования

смещения поверхности твердого образца, облученного интенсивным электрон-ным пучком. Приборы для научных исследований. 1975, с.80.

2. Авторское свидетельство СССР 296071, кл. G 02 F 2/00, 1971 (прототип).

fh,

с-«

Фиг.1