Нуль-индикатор Советский патент 1980 года по МПК G05B1/01 

- . , ,-, . 1 .. . Изобретение относится к области .автоматики, электроизмерительной и,. вычислительной техники и может использоваться при .построении быстродействующих прецизионных аналого-ци ровых преобразователей и в системах .автоматического контроля и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.ев, 619896. Известен нуль-индикатор, состоящий из широкополосного н.еинвертирующего усилителя с общей глубокой от рицательной обратной связью и цепькЗ положительной обратной связи, резис тивно-емкостных полосовых фильтров, усилителя-ограничителя, низ кочастот ного фильтра, высокочастотного фильтра и модулятора 1. К недостаткам этого нуль-индикатора относятся низкие стабильность чувствительность фиксации нулевого значения входного напряжения. В основном изобретении по авт.св № 619896 описан нуль-индикатор, содержащий модулятор, выполненный на пь.езозлементе, две противоположные грани которого являются входными кле1 ««1ами нуль-индикатора, и регист.рирукзщий блок в виде фотоэлемента. выходы которого через две цепочки из последовательно соединенных формирователя импульсов, дифференцирующего блока и элемента И подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, источник монохроматического света, на пути светового потока которого- последовательно установлены полупрозрачное зеркало под углом 45 и неподвижное зеркало. причем полупрозрачное зеркало размещено между зеркальной гранью пьезоэлемента, которая расположена параллельно световому пучКу источника монохрома.тического света, и фотоэлементом регистрирующего блока 2,1 . Недостатком данного нуль-индикатора является малое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия нуль-органа. Эта цель достигается тем, что в известный нуль-индикатор введены нелинейный оптический элемент и оптический фильтр, установленные последовательно на пути.светового потока источника монохроматического света. На чертеже приведена функц ональная схема нуль-индикатора. Он содержит 1, пьезоэлемент 2, фотоэлемент 3, входящий в регистрирующий блок 4, источник 5 монохроматического света, неподвижное зеркало 6 , полупрозрачное зеркало 7, нелинейный оптический элемент 8, оптический фильтр 9.

Вход 1 нуль-индикатора связан с

двумя вэаимопротйвоположными гранями рьезоэлемента 2, третья зеркальная грань которого расположена напротив фотоэлемента 3регистрирующего блока 4. Выход источника 5 монохроматическ го света находится напротив неподвижного зеркала 6,, причем линия, связывающая элементы 5 и 6, перпендикулярна к линии, связывающей элементы 2 и 3, На пересечении этих направлений установлено полупрозрачное зеркало 7 расположенное под углом 45°к данным направлениям. Между источником 5 света и полупрозрачным зеркалом 7 .расположены на том же направлении нелинейный оптический элемент 8 и

оптический фильтр 9. Первый выход фотоэлемента 3 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 10 через последовательно соединенные формирователь 11 импульеов, дифференцирующий блок 12 и элемент И 13. Второй выход фотоэлемента 3 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 10 через аналогичную цепочку элементов. Выход р)еверсивного счетчикл 10 связан с выходом 14 нульиндикатора.

Нуль-индикатор работает следующим Обраэом,.

Луч монохроматического света с

длиной волны А (на чертеже показан пунктирной линией) с выхода источника 5 монохроматического света падает на нелинейный -оптический элемент 8, который генерирует кратные гармоНИКИ сёета. Вторая гармоника с длиной волны А/2 (на чертеже - сплошная линия) отделяется от исходного луча .оптическим фильтром 9. Далее выделенный луч светаделится на два когерентных луча полупрозрачным зеркалом 7. Первый луч падает на неподвижное зеркало 6, отражается от . него, от полупрозрачного зеркала 7 и попадает на: вход регистрирующего блока 4, Одно временно второй луч падаёт на подвижную зеркальную грань пьез.оэлемента 2, отражается от нее и, пройди через полупрозрачное зеркало 7, попадает также на вход регистрирующего блока 4. Так как лучи когерентны, то на входе регистрирующего блока 4 будет наблюдаться интерференционная картина

Обозначим через г и TJ пути,

которые проходят первый и второй лучи сЬотвётст1венно oi нелинейного оптического элемента 8 до входа регистрирующего блока 4. Если- :т-л(ХЧ А/2.) , то будет максимум

интерференции, если -4)Л минимум интерференции (т - целое число) .

Значение г зависит от величины деформации пьезоэлемента 2, которая в общем случае определяется по формуле

лг dU,

I

где лг - абсолютная величина деформации ;

d - коэффициент, характеризующий обратный пьезоэффект материала;

Uj - входное контролируемое напряжение.

Таким образом, только при наличии на входе 1 нуль-органа изменяющегося во времени контролируемого напряжения на входе регистрирующего блока 4 будет движение интерференционных полос, а при нулевом значении напряжения на входе 1 движения полос не будет. Чередование темно-светлых ;полос преобразуется фотоэлементом 3, формирователями 11 импульсов, диференцирующими блоками 12, элементами И 13 и импульсы, которые поступают на суммируквдий вычитающий входы реверсивного счетчика 10 в зависимости от возрастанияили убывания входного напряжения, а также и от его полярности. Нуль-индикатор настраивается так, что в исходном нулевом состоянии в реверсивном счетчике 10 нуль импульсов. При наличии входного изменяюц гося напряжения на входе 1 в нульиндикаторе действуют описанные процессы и реверсивный счётчик суммирует или вычитает импульсы, получаемое в регистрирующем органе 4 при движении интерференционных полос. Но как только входное напряжение станет равным нулю, вреверсийном счетчике 10 опять будет нуль импульсов, , что определенным образом фиксируется на выходе 14 нуль-индикатора.

Достоинством изобретения является повышенное быстродействие.

Формула изобретения

Нуль-индикатор по авт;св. , № 619896, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия нyль-индyктopa он. содержит нелинейный оптический элемент и оптический фильтр, установленные последовательно на пути светового потока источника монохроматического света.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР, 447674, кл, G 05 Б 1/01, 24,11,72.

2,Авторское свидетельство СССР, 619896, кл. G 05 В 1/00, 28,01,77 (прототип),

767696