Датчик угловых перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B21/00 G02B27/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых угловых перемещений различных) объектов.

Известно фотоэлектрическое автоколлимационное устройство, содержащее излучатель, объектив, отражающий элемент, фотоприемники, а также призмы, модулятор, . электронный блок 1.

Работа устройства основана на выравнивании светового потока излучателя, отраженного отражательным элементом и подаваемого по дифференциальной схеме на фотоприемники светоделительной призмой, перемещаемой с помощью следящей системы.

По величине смещения призмы судят об угловом перемещении отражающего элемента.

Внутренние световые помехи компенсируются с помощью двух дополнительных призм и двух фотоприемников, подключенных к электронному блоку.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является датчик угловых перемещений, содержащий излучатель, диафрагму, объектив, отражающий элемент, устанавливаемый на контролируемом объ- екте, два фотоприемника и индикатор 2. Датчик также содержит источник питания

излучателя, синхронный интегратор, делитель, фазовый детектор.

Световой поток излучйтеля, отражаясь от отражающего элемента, попадает на два 5 фотоприемника, по разности напряжений на которых судят о величине углового перемещения отражагощёго элемента.

Усиление сигналов с фотоприемников осуществляется на переменном токе введе10нием модуляции светового потока излучателем и последующим фазочувствительным детектированием. Начальная калибровка электронного тракта осуществляется делителем.

15

Недостатком известных устройств является отсутствие компенсации внещних световых помех, что снижает точность измерений.I Цель изобретения - повыщенне точнос20ти измерений.

Это достигается тем, что датчик сгнабжен двумя управляемыми прерывателями светового потока, дифференциальным усилителем, арифметическим блоком и блоком 25 управления, первый прерыватель установлен между отражающим элементом и объективом, второй - между диафрагмой и объективом, входы дифференциального усилителя подключены к фотоприемникам, а

30 выход соединен с входом арифметического

блока, выход которого соединен с индикатором, сортветствующие выходы блока управления соединены с прерывателями и вторым входом арифметического блока.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит излучатель Л диафрагму 2, светоделительный элемент 3, объектив 4, отражающий элемент 5, укрепленный на контролируемом объекте, прерыватели 6 к 7 светового потока, фотоприемники 8, дифференциальный усилитель 9, арифметический блок 10, индикатор , блок 12 управления.

Датчик работает следующим образом.

Световой поток излучателя / диафрагмируется диафрагмой 2 и при открытых прерывателях 6 w. 7 проходит светоделительный элемент 3, объектив 4 и, отразившись от элемента 5 в обратном ходе, пройдя объектив 4 и светоделительный элемент 3, попадает на фотоприемникн 8, на которых строятся автоколлимационные изображения диафрагмы 2.

Электрические сигналы, снимаемые с фотоприемников 8, поступают на дифференциальный усилитель 9, на выход,е которого формируется напряжение, пропорциональное угловому перемещению отражающего элемента 5.

Блок 12 управления последовательно формирует команды, по которым происходит управление прерывателями 5 и 7 светового потока и арифметическим блоком 10. При поступлении первой команды с блока 12 прерыватели и 7 перекрывают свеtoiBbie потоки и сигнал с усилителя 9 U , вызванный дрейфом фотоприемннков 8 и усилителя 9, поступает на арифметический блок 10, где запомина ется. При поступлении второй команды с блока 12 открывается прерыватель 7 и арифметический блок 10 из поступивп1его сигнала L/z вычитает предыдущий

и, t/3 - t/i {/др -Ь У .„утр - и,р и

внутр)

i/s - сигнал на выходе блока 10; Увнутр - сигнал, формируемый вн тренними световыми помехами.

При поступлении третьей команды открывается прерыватель 6 и закрывается

прерыватель 7. Арифметический блок W вычисляет сумму

-, з + Г, -- лр + внеш 4- t/внутр,

где 6„„ещ11 - сигнал, формируемый внешними световыми помехами. При поступлении четвертой команды открывается прерыватель 7. Арифметический блок 10 вычисляет разность

f/B, (/s, 6др -f 6p,,e,uH H- t Biiyxp -f

+ и„- (t/лр -4- f/B,,e ,,|i + впутр) i...

где и„ - сигнал, характеризующий измеряемый параметр.

Вычисленный сигнал поступает на индикатор //. На этом процесс измерения заканчивается.

Таким образом, в результате коммутации прерывателями светового потока осуществляется компенсация дрейфа фотоприемников, усилителя, а также внутренних и внешних световых помех.

Формула изобретения

Датчик угловых перемещений, содержащий излучатель, диафрагму, объектив, отражающий элемент, устанавливаемый на контролируемом объекте, два фотонриемника и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, датчик снабжен двумя управляемыми прерывателями светового потока, дифференциальным усилителем, арифметическим блоком и блоком управления, первый прерыватель установлен междуотражакзщим элементом и объективом второй - между

диафрагмой и объективом, входы дифференциального усилителя подключены к фотоприемникам, а выход соединен с входом арифметического блока, вьгход которого соединен с индикатором, соответствующие

выходы блока унравдения соединень с прерывателями и вторым входом арифметического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР Яр 501376, кл. G 02 В 27/30, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 473977, кл. G 02 В 27/30, 1973 (прототип).