Нуль-индикатор Советский патент 1982 года по МПК G05B1/01 

( 5 ) НУЛЬ-ИНДИКАТОР

Изобретение относится к автомати ке и электроизмерению. Известен нуль-индикатор, состоящий из модулятора, на который подан входной.сигнал, усилителя переменно го тока, амплитудного детектора, ли нии задержки и блока формирования-и ПУЛЬСОВ О. Однако этот нуль-индикатор имеет недостаточное быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нуль-индикатор, содержащий модулято выполненный на пьезоэлементе, две противоположные грани которого являются входными клеммами, а передняя грань зеркальная, регистрирующий блок, состоящий из фотоэлемента, выходы которого через две цепи из формирователя импульсов, диффере цирующего элемента и элемента И, подключены к входам реверсивного счетчика, источник света, неподвижное зеркало и полупрозрачное зеркало, установленное между пьезоэлементом и фотоэлементом 2}. Однако известный нуль-орган имеет недостаточную помехозащищенность при воздействии вибраций. . Цель изобретения - повышение помехозащищенности от воздействий вибраций . ° Поставленная цель достигается тем, что в нуль-индикатор, содержащий пьезоэлектрический модулятор, одна грань которого имеет.зеркальную поверхность, а на две другие нанесены электроды, связанные с входными имнами, источник света, неподвижное зеркало, блок регистрации, состоящий из фотоприемника, один выход которого подключен через последовательно включенные формирователь импульсов, дифференцирующий элемент и элемент и к суммирующему входу ревер сивного счетчика, к вычитающему входу .которого подключен выход второго элемента И, а второй выход фо3топриемника подключен к входу второге формирователя импульсов, и пол прозрачное зеркало, установленное между зеркальной гранью пьезоэлектрического модулятора и фотоприемником, введены два дополнительных неподвижных зеркала, одно из которых установлено параллельно полупрозрачному зеркалу между ним и источником света, второе дополнительное неподвижное зеркало.установлено параллельно полупрозрачному зеркалу между ним и неподвижным зеркалом, размещенным параллельно зеркал ной грани пьезоэлектрического модулятора И в ее плоскости, а в блоке регистрации выход второго формирова теля импульсов ,подключен к второму входу первого элемента И и первому входу второго элемента И, второй вх которого соединен с выходом диффере цирующего элемента. / На чертеже приведена структурная схема нуль-индикатора. Описываемый нуль-индикатор содер жит пьезоэлектрический модулятор 1 , на две грани которого нанесены элек роды 2 и 3 подключенные к входным шинам и 5 а третья грань 6 является зеркальной, источник 7 света, неподвижное зеркало 8, допол1 тельные неподвижные зеркала 9 и О, полупрозрачное зеркало 11, блок 12 ре гистрации, состоящий из формировате лей 13. и. 1 импульсов, дифференцирующего элемента 15, элементов И 16 и 17, реверсивного счетчика 18 и фо приемника 19Нормаль к зеркальной грани пьезо электрического модулятора параллель на на.правлению действия вибраций и ускорений . Нуль-орган работает следующим образом. Монохроматический луч света от источника 7 отражается от зеркала 9 и попадает на полупрозрачное зеркало 11, которым делится на .два когерентных луча. Далее, первый луч падает на зеркальную грань 6, отражается от нее и, пройдя через полупрозрачное зеркало, попадает на фот приемник 19. Одновременно второй луч света последовательно отражаетс от зеркал 10 и 8, повторно от зеркала 10, от полупрозрачного зеркала 11 и падает также на фотоприемник. Так как лучи когерентны, то на вход фотоприемника наблюдается интерфере 64 ционмая картина. Если, {,. - tj, п-Л , то будет максимум интерСрренции, (т i) Л - минимум если t, - t,, интерференции, где; t, ,l|i - пути, которые проходят первый и второй лучи соответственно от источника света фотоприемника, m - целое число;- Д - длина волны света. Расстояние зависит от величины деформации пьезоэлемента, которая в общем случае определяется по формулеAE--dUB, где ДЕ - абсолютная величина деформации;О - пьезомодуль, Ugy- входное напряжение. В исходном состоянии при(} О разность хода лучей постоянна и движение интерференционных полос не происходит. При наличии на шинах 4 и 5 изменяющегося, во времени напряжения на входе фотоприемника 19 происходит движение полос, которое преобразуется формирователями 13 и 14, деффиренцирующим элементом 15, элементами И в короткие импульсы, которые поступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 18 в зависимости от возрастания или .убывания входного контролируемого напряжения, а также и от его полярности. Нуль-орган настраивается, так, что в исходном нулевом состоянии в реверсивном счетчике записано, например N импульсов. При наличии входного напряжения в нуль-органе действуют описанные выше процессы, и счетчик суммирует или вычитает импульсы, получаемые при движении интереференционных полос. Но как только входное напряжение станет равным нулю, в счетчике опять будет N импульсов, что определенным образом фиксируется. При наличии вибраций и ускорений ( некоторые элементы могут смещаться относительно исходного положения и тем самым вносится ложная составляющая в разность хода лучей. При вибрации модулятора 1 путь первого луча между пьезоэлементами и полупрозрачным зеркалом можно представить в виде e,, 1 -1 где 0 - фиксированное расстояние; J1-/-1- мнимая единица, f - номер гармоники вибрации; , - амплитуда и частота гармо ник вибрации. Второе слагаемое здесь представляет собой ряд Фурье, записанный в комплексной форме. Однако путь второго луча можно записать аналогично е,-г,е„ f А, 1-1 При этой разность хода лучей -P,rdUM-tr-dUM. т.е. она зависит только от деформации пьезоэлемеита под действием вхо ного напряжения (t можно считать постоянной, так как это направление перпендикулярно действию ускорений) Действие вибраций к ускорений на положение источника света проявл ется в известном нуль-индикаторе в виде смещения всей интерференцион ной картины относительно фотоэлемен тов, что может привести к снижению чувствительности. Располагая источник света параллельно действующим силам этого можно избежать. Таким образом, рассмотренный нул орган имеет повышенную помехоустойчивость от действия вибраций и ускорений . Формула изобретения Нуль-индикатор, содержащий пьезо электрический модулятор, одна грань которого имеет зеркальную поверхность, а на две другие нанесены электроды, связанные с входными шинами, источник света, неподвижное зеркало, блок регистрации, состоящий из фотоприемника, один выход которого подключен через последовательно включенные формирователь импульсов, дифференцирующий элемент и элемент И к суммирующему входу реверсивного счетчика, к вычитающему входу которого подключен выход второго элемента И, а второй выход фбтоприемника подключен к входу второго формирователя импульсов, и полупрозрачное зеркало, установленное между зеркальной гранью пьезоэлектрического модулятора и фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности от воздействия вибраций, в чего введены два дополнительных неподвижных зеркала, одно из которых установлено параллельно полупрозрачному зеркалу между ними и источником света, втврое дополнительное неподвижное зеркало установлено параллельно полупрозрачному зеркалу между ним и неподвижным зеркалом, размещенным параллельно зеркальной грани пьезоэлектрического модулятора И в ее плоскости , а вблоке регистрации выход второго формирователя импульсов подключен к второму входу первого элемента И и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР М- ,-кл. G Об У 3/00, 04.08.572.Авторское свидетельство СССР № 619896, кл. G 05 8 1/00, 28.01.77.

; N / t

w