Устройство для измерения линейных перемещений объектов Советский патент 1983 года по МПК G01B11/00 G02F2/00 

Изобретение относится к виброизмеритёльной технике и может быть использовано для измерения линейных Перемещений, амплитуд вибраций линей ных размеров деталей в различных отраслях промышленности.

По основному авт. ев. 894352 известно устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее систему формирования интерференционных или муаровых полос, связанную с ней линейку фотоприемников, блок индикации, блок пространственной селекции фотоприемников, входы которого подключены к фотоприемникам 1).

Недостатком устройства является низкая точность измерения малых виброперемещений, обусловленная тем, что при вибр перемещении объекта происходит сканирование границы раздела между темной и светлой интерференционной полосой по линейке фотоприемников , что приводит к искажению выходного сигнала, снимаемого с этого фотоприемника, и к снижению точности измерений.

Цель изобретения - повыаение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее

с систему формирования интерференционных или муаровых полос, связанную

. с ней линейку фотоприемников, блок индикации, блок пространственной селекции фотоприемников, входы которого подключены к фотоприемникам

10 снабжено последовательно соединенными блоксал управления, подюпоченным входом к выходу блока пространственной селекции фотоприемников, и исполнительным узлом, связанным меха15нически с линейкой фотоприемников. Блок управления выполнен в виде фильтра низких частот, связанного выходом с первым входом дифференци.jn ального усилителя и инфсфмгщионным

входом коммутатора, второй вход дифференциального усилителя подключен к первому выходу источника опорного напряжения, а выход - к первым входам высоковольтного усилителя и ком25паратора, соединенного вторьм входом с выходом источника опорного напряжения, а выход компаратора подключен к управляющему входу коммутатора и к второму входу ; высоковольтного уси30 лителя.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для измерения линейных перемещений объектов содержит систему 1 формирования интерференционных или муаровых полос, связанную с ней линейку 2 фотоприемников, блок 3 индикации, блок 4 пространственной селекции фотрприемников, входы которого подключены к линейке 2 фотоприемников, последовательно соединенные блок 5 у1фа8ления, подключенный входом к выходу, блока 4 щ)остранствеиной селекции фотоприекшиков, и исполнительнь узел: 6, связанный механически с линейкой 2 фотоприемников.

Блок 5 управления выполнен в виде фильтра 7 низких частот, связанного выходом с первым входом дифференциального усилителя- 8 и информативным входом коммутато{:1а 9 второй вход дифференциального усилителя 8 подключей к первому выходу исгочника 10 опорного напряжения, выход - к пер вым входам высоковольтного усилителя 11 и компаратора 12, соединенного вторым входом с выходом источника 10 опорного напряжения, а выход компаратора 12 подключен к управляющему входу коммутатора 9 и к второму входу высоковольтного усилителя 11.

Устройство рае отает следующим образом.

Из интерференционной картины, сформированной системой 1 формирова. ния интерференционных или муаровых полос, выделяется участок, соответствукядай переходу от светлой к темно полосе, который проецируется на линейку 2 фотоприемников, на выходе которых формируются сигналы, пропорциональные распределению освешенности вдоль выделенного участка.

При вибропереме1цениях исследуемого объекта (на чертеже не показан) происходит сканирование интерференционной полосы по фотоприемникам линейки 2, в результате чего на их выходах фop Iиpyeтcя электрический сигнал, среднее значение которого связано с пространственным положением фотоприемника линейки 2 относительно интерференционной полосы, а переменная составляквдая связана с величиной виброперемещения и с пространственным положением фотоприемника линейки 2 .

Блок 4 пространственной селекции фотоприемников линейки 2 подключает к блоку 3 индикации тот фотоприемник линейки 2, который пррстранственно расположен на участке, соответствующем середине между максимальной и минимальной освещенностями интерференционной пол осы.

Блок 3 индикации индицирует переменный электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна величи

невиброперемещений исследуемого объекта.

При сканировании границы раздела между максимальной и минимальной освещенностями интер ренционной полосы в пределахсветочувствительной поверхности одного фотоприемника линейки 2 происходит искажение снимаемого с этого фотоприемника сигнала в том случае, если сканирование происходит не относительно центра границы раздела светочувствительной поверхности фотоприемника линейки 2.

Постоянная составляющая сигнала, снимаемого с выхода указанного фотоприемника линейки 2, характеризует положение границы интерференционных полос на светочувствительной поверхности этого фотоприемника, что соответствует положению рабочей точки на передаточной характеристике, связывающей величину линейного перемещения интерференционной или муаровой полосы с величиной светового потока, падаияцего на фотоприемник. Сравнение значения постоянной составляющей сигнала, снимаемого в текущий момент с фотоприемника, с величиной напряжения, соответствующего положению рабочей точки на середине линейногоучастка передаточной характеристики забранного фотоприемника, позволяет более точно настроить центр границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фотоприемника линейки 2 на место сканировш1ия границы раздела интерференционной полосы и . устранить искажения сигнала, снимаемого с выхода этого фотоприёмника при измерении магшх виброперемездений объекта, с1мплитуда колебаний которого не превышает величины линейного участка передаточной характеристики данного фотопрйемника. Сравнение значеиий указанных напряжений и более точная настройка выбранного фотоприемника на место сканирования границы раздела интерференционных полос осуществляется обратной связью, состоящей из блока 5 управления и исполнительного узла 6, на котором закреплена линейка 2 фотоприемников им перемещаемая.

Сигнал с выхода блока 4 пространственной селекции фотоприемников поступает на вход фильтра 7 низких частот, с выхода которого постоянная составляющая сигнала поступает на первый вход дифференциального усилителя В, на второй вход которого подается напряжение с первого выхода источника 10 опорного напряжения, величина которого соответствует нахождению рабочей точки на середине линейного участка передаточной характеристики выбранного фотоприемника линейки 2. В случае, если сканирование границы раздела интерферс пционных полос происходит не относительно центра границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фото.приемника линейки 2, то на выходе дифференциального усилителя 8 появляется напряжение рассогласования, величина которого прямо пропорционал на расстоянию от центра границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фoтoпpиe aiикa линейки 2 до места положения точки на светочувствительной поверхности выбранного фотоприемника, относительно которой происходит сканирование границы раздела интерференционных полос. Знак напряжения рассогласования определяет направление перемещения. Напряжение рассогласования с выхода дифферециального усилителя 8 через высоковольтный усилитель 11 подается на , вход исполнительного узла 6, хоторое перемещает закрепленную на нем линейку 2 фотоприемников до тех пор, пока центр границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фотог приемника линейки 2 не совпадет с точкой, относительно которой происходит сканирование границы раздела интерференционных полос. В момент, когда величина постоянной составляющей измеряемого сигнала совпадает с величиной напряжения, подаваемого с первого выхода источника 10 опорного напряжения, напряжение рассогласования становится равным нулю и перемещение линейки 2 фотоприемников прекращается.

Напряжение рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 поступает также на первый вход компаратора 12, где сравнивается с величиной напряжения, подаваемого на второй его вход с второго выхода источника 10 опорного напряжения. Величину этого напряжения выбирают равной по абсолютному значению величине разности между напряжением, соответствующим максимальному или минимальному значени а тока, протекающего через выбранный фотоприемник. В момент, когда величина напряжения рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 достигает значения величины напряжения, снимаемого с второго выхода источника 10 опоРг

-Э96861

ного напряжения, прои ;ходит фабатывание компаратора 12,-выходной,короткий импульс которого приводит к замыканию коммутатора 9 и к замыканию ключа в высоковольтном усилителе 11, через которые происходат быстрый разряд его накопительных конденсаторов. При этом исполнитель{а2й узел б возвршцает линейку 2 фотоприемников в исходное состояние. Блок 4 простoранственной селекции фотоприемников подключает к блоку 3 индикации следующий фотоприемник линейки 2. Далее процесс повторяется. Использование, изобретения позволя5ет более точно настроить выбранный

. фотоприемник на границу раздела интерференционных полос и, следовательно,

повысить точность измерения выброперемещений.

0

изобретения

1.Устройство для измерения линейных перемещений объектов по авт. св.

СССР 8Э4352, отличающееся

5 тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными блоком управления, подключенным входом к выходу блока пространственной селекции фо0топриемников, и исполнительным узлом, связанным механически с линейкой фотоприемников.

2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок управ5ления выполнен в виде фильтра низких частот, связанного выходом с первым входом дифференциального усилителя

и информационным входом комяутатора, второй вход дафференциального усили0теля подключен к первому saxony источника опорного напряжения, а выход - к первым входам высоковольтного усилителя и компаратора, соединенного вторым входом с выходом источSника ОПОРНОГО напряжения, а выход компаратора подключен к управляющему входу коммутатора и к второму входу высоковольтного усилителя.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 894352, кл. G 01 В 21/00, 1980 (прототип).