(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА
1
Изобретение относится к измеритепь- ной технике и может быть испо 1ьзовано для измерения пикейных ускорений, yi новых скоростей и т.д.
Известны устройства дтю измерения перемещения объектов, содержащие за- . крепленный на объекте пространственный ся1тический модулятор, выпопненшз1й, например, в виде фотомаски с прозрачными участками, источник излучения и измерительную схему 1 .
Наиболее близким к изобретению по технической сушности является фотоэлектрический, измеритель перемещения объектов, содержащий закрепленный на объекте пространственный модулятор, источиник излучения, оптически связанный через модулятор с двумя фотоприемниками, формирователь эталонного сигнала, соединенный через устройство управления и регулятор интенсивности излучения с источником излучения, два преобразователя ток - напряжение, подключенные к фотоприемникам, блок формирования разносч
ного сигнала, входы которого подключены к выходам преобразователей ток-напряжение, а выход к блоку регистрации 2..
Недостатком известных устройств являются погрешности измерений перемещения с изменением параметров источников излучения к фотоприемников по истечении длительного времени.
Цель изобретения - повышение точнос10ти измерений перемещений за счет исключения погрешностей, вызываемых нестабильностью характеристик источника излучения и фотоприемников.
15
Поставленная цепь достигается тем, что в устройство ввецен сумматор выходных сигналов, входы которюго соединены с выходами преобразователей ток-напряжение, а выход - с устройством управ20ления.
На фиг. 1 изображено устройство; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу. Устройство 1 и 2, выходы
дами преобразоватепей 3 и 4 (содержащих, например, операционные усиггатепи) фототока в напряжение соответственно, выходы которых соединены с входами бпока 5 формирования разностного сигна па, подключенного по выходу к блоку
6регистрации, а также формирователь
7эталонного сигнала, выход которого подключен к входу устройства 8 управления, протифазный вход которого соёййнен с вь1 ходом сумматора, входы которого соединены с выходами преобразоватепей
3 и 4, а выход - с входом регулятора 9, к выходу которого подключен излучатель 10 и модулятор (не показано),представляющий собой, например, перемещаемый в пространстве между излучателем 10 и фотоприемниками 1 и 2 экран с щелью, обеспечивающей частичную засве ку обоих фотоприемников о необходимом диапазоне перемещений, либо соответствующее растровое сопряжение, фотоприемники 1 и 2 расположены симметрично относитепьно оси потока излучения, перпендикулярной к направлению перемещения экрана. Устройство работает следующим образом. Поток излучения разделяют н два пои потока 11 и 12, фазы изменения которых в процессе перемещения относительно позиции Хо баланса подпотоков противоположны. Производят преобразование подпото- ков 11 и 12 в электрические сигналы 13 и 14 соответственно и формируют разностный сигнал 15 равный разности электрических сигналов 13 и 14. По зна ку и вепичине разностного сигнала судят о направлении и величине перемещения. Сигнал 16 отрицательной обратной связи формируют путем сложения эпектрическик сигналов 13 и 14. Регулировку величины потока излучения производят путем усиления разности эталонного сигнала 17 и сигнала 16 от рицательной обратной связи. Электрическому сигналу 13 можно поставить в соответствие выходной ток фотоприемника 20 или выходное напряжение преобразователя 3 фототока в на- пряжение, а сигналу 14 - выходной ток фотоприемника 2 .или выходное напряжение преобразователя 4 фототока в напря жение.
лителей, охваченных глубокой отрипатепьной обратной связью, обеспечивает ре жим работы фотоприемников, близкий к режиму короткого замыкания, при котором в выходном токе их практически отсутствует темновой ток.
Разностному сигналу 15 соответстйу-
ет выходной сигнал блока 5 формирования разностного сигнала.
Сигнал 16 отрицательной обратной связи формируется на базе транзистора 18 устройства 8 управления. Разность сигналов эталонного и отрицательной обратной связи, формируемая и предварительно усиливаемая дифференциальной включенными транзисторами 18 и 19 устройства 8, используется для управления ре39037744содержит фoтonpиeмниkиПодключение фотоприемников 1 и 2 к которых соединены с вхо- инвертирующим входам операционных усигуляторюм 9 режима работы излучате- ля 10. Поскольку изменения подпотоков в процессе перемещения относительно позиции их баланса противофазны, противо- фазны и изменения электрических сигналов, а сигнал отрицательной обратной связи практически не зависит от величины инаправления перемещения, а величина его зависит от уровня потока излу- чения. Уровень эталонного сигнала 17 практически определяет (при достаточно большом коэффициенте усиления устройства 8 управления и регулятора 9) уровень сигнала 16 отрицательной обратной связи, т.е. автоматически устанавливаемый уровень потока излучения. Вследствие этого при формировании сигнала 16 отрицательной обратной связи путем суммирования электрических сигналов 13 и 14 достигается автоматическая компенсация дестабилизирующего действия различных факторов как на коэффициент преобразования потока излучения в электрический сигнал, так и на уровень мощности излучения. Формула изобретений Фотоэлектрическое устройство дпя измерения перемещения объекта, содержащее закрепленный на объекте пространственный оптический модулятор, источник излучения, оптически связанный через модулятор с двумя фотоприемниками, формирователь эталонного сигнала, соединенный через устройство управления и ре- 9 гупятор интенсивности излучения с источником излучения, два преобразователя ток-напряжение, подключенные к фото приемникам, блок формирования разностного сигнала, входи которого подключены к вь1ходам преобразователей ток-напряжение, а выход - к блоку регистрации, о т п и ч а ю ш е е с я тем, что с целью повышения точности измерения за счет исключения погрешностей, вызываемых нестабильностью характеристик источника излучения и фототриемников, в него введен сумматор выходных сигалов, входы которого соединены с выходами преобразователей ток-напряжение, а выход - с устройством управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бузанова Л. К. и др. Попупроводниковые фотоприемники. М., Энергия, 1972, рис; 23. 2.Преснухин Л. Н. и др. Фотоэлектрические преобразоватетш информации. М., Машиностроение, 1974, с. 179 (прототип).
