Устройство для измерения малыхуглОВыХ пЕРЕМЕщЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относитсяк измерител ной технике и может быть использован для дистанционных измерений малых угловых перемещений объектов. Известно устройство для измерения малых угловых перемещений, содержащее оптическую систему, модулятор светового потока и фотоприемник llj. Недостатками известного устройств являются невысокая точность измерения, вызванная нелинейной зависимостью выходного сигнала от измеряем го параметра и наличием динамической погрешности вследствие инерционности тракта обработки измерительного сигнала. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено инверти рующим блоком, информационный вход которого подключен к выходу фотоприемника, блоком вычитания, первый вход которого подключен к выходу инвертирующего блока,, первым и вторым пороговыми блоками, блоком переключения, входы которого подключены к выходам соответствующих пороговых блоков, а вход второго порогового блока подключён к выходу фотоприемника, и генератором опорного сигнала , выход которого подключен к управляющему входу модулятора, ко входу первого порогового блока и ко второму входу блока вычитания. На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения малых угловых перемещений. Устройство содержит объект 1, оптическую систему 2, модулятор 3 светового потока, фотоприемник 4, инвертирующий блок 5, блок б вычитания, первый пороговый блок 7, блок 8переключения, второй пороговый блок 9и генератор 10 опорного сигнала. Устройство работает следующим образом. Световой поток, посылаемый оптической системой 2, отражаясь от объекта 1, возвращается в оптическую систему 2. Пройдя через нее, световой поток проходит через модулятор 3, , управляемый гармоническим сигналом, генерируенвлм генератором 10. Сигнал на выходе фотоприемника 3 .имеет вид синусоиды, смещенный на величину постоянной составляющей, прямо пропорциональной угловому перемещению объекта.

При повороте объекта влево или вправо относительно оптической оси выходной сигнал фотоприемника меняется с частотой опорного сигнала, при этом постоянная составляющая не равна нулю,

Сигнаш в этом случае имеет два различных максимума, т. е. имеет место модуляция сигнала. Разность этих максимумов тем больше (тем больше модуляция), чем больше угол поворота объекта 1 относительно направления оптической оси. Разность этих максимумов линейно зависит от угла поворота объекта 1, а фаза - от знака этого угла. При изменении знака угла фаза меняется скачком на . С изменением глубины модуляции линейно меняется постоянная составляющая сигнала.

При предельном значении угла поворота объекта относительно оптической оси имеет место 100% модуляция, когда становится равным нулю один из максимумов, Если угол поворота объекта равен нулю, то постоянная составляющая отсутствует. Второй пороговый блок 9. фиксирует моменты равенства нулю выходного сигнала фотоприемника. Сигнал второго порогового блока 9 служит управляющим для блока 8, задающего режим работы инвертирующего блока 5, при этом первый пороговый блок 7, фиксирующий положительный максимум опорного сигнала, позволяет менять знак только той полуволны, которая следует за этим максимумом.

Таким образом, на выходе блока 6 получается электрический сигнал по величине и полярности строго соответствующий измеряемому перемещению объекта 1.

Формула изобретения

Устройство для измерения малых угловых перемещений, содержащее оптическую систему, модулятор светового потока и фотоприемник, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено инвертирующим блоком, информационный вход которого подключен к выходу фотоприемника, блоком вычитания, первый вход которого подключен к выходу инвертирующего блока первым и вторым пороговыми блоками, блоком переключения, входы которого подключены к выходам соответствующих пороговых блоков, а вход второго порогового блока подключен к выходу фотоприемника, и генератором опорного сигнала, выход которого подключен к управляющему входу модулятора, ко входу первого порогового блока и ко второму входу блока вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Корндорф С.Ф. Фотоэлектрические измерительные устройства в машинйстроении. М., Машиностроение, 1965 (прототип).