Устройство для измерения перемещений

Устройство для измерения перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство для измерения перемещений относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении амплитуды вибраций объектов, а также при измерении нейных перемещений. Цель изобретения повьпиение точности измерений и обеспечение измерений объектов с переменной яркостью - достигается вьтолнением фоторегистратора двухканальным и снабжением схемы фотодатчиком фоновой засветки. Эти элементы подключаются по дифференциальной схеме к операционным усилителям, соединенным по выходам с вычитателем, а по входам - с сумматором, выход и вход которого связаны между собой через множители и соединены с входами операционных усилителей, что по- . зволяет компенсировать ошибки измерения , связанные с изменением яркости фонового излучения, освещенности и коэффициента отражения объекта. 2 ил. о о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СЭ.Н

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7Ъ (21) 3793418/24-28 (22) 26.09.84 (46) 15.02.86. Бюл. В 6 (» ) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. M.À. Суслова (72) М.В. Лысенко и Г.А. Пустовалов (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 742704, кл. .6 01 В 11/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 960528, кл. G 01 В 21/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

IIEPEMEIllEHHA (57) Устройство для измерения перемещений относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении амплитуды вибраций

„„80„„1211 03 А

yg g G 01 В 21/00 объектов, а также при измерении линейных перемещений. Цель изобретения — повышение точности измерений и обеспечение измерений объектов с переменной яркостью — достигается выполнением фоторегистратора двухканальным и снабжением схемы фотодатчиком фоновой засветки. Эти элементы подключаются по дифференциальной схеме к операционным усилителям, соединенным по выходам с вычитателем, а по входам — с сумматором, выход и вход которого связаны между собой через множители и соединены с входами операционных усилителей, что позволяет компенсировать ошибки измере- I ния, связанные с изменением яркости фонового излучения, освещенности и коэффициента отражения объекта. 2 ил.

l 211603

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных перемещений, а также для измерений амплитуды вибраций объектов, в частности объектов, нагретых до высоких температур так, что сам объект может стать источником излучения.

Целью изобретения является повышение точности и обеспечение измерения объектов с переменной яркостью.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 — расположение окон маски в плоскости, перпендикулярной оси светового потока. 15

Устройство состоит из осветителя 1, служащего для освещения контролируемого объекта 2, расположенного за тепловым экраном 3, служащим для тепловой защиты устройства, объ- 20 ектива 4, служащего для создания необходимого масштаба, светоделительного элемента 5, служащего для разделения светового потока на два, окуляров б и 7, служащих для фоку- 25 сировки изображения на отверстия 8 и 9 маски, имеющие форму треугольников, расположенных между линзами объективов, фотоприемников 10 и

ll, ра"положенных в фокусах окуля»ров 6 и 7 и служащих для преобразования светового потока в электрический сигнал, фотодатчика 12 фонового излучения, расположенного в фокусе оптической системы 13, операционных усилителей 14 и 15, сопротивлений 16 обратной связи, сумматора 17, аналоговых множителей 18 и

19 и вычитателя 20.

Входы операционных усилителей 14 40 и 15 соединены с дифференциально включенными фотоприемниками 10 и

11 и фотодатчиком 12, эти же входы через сопротивления 16 обратной связи соединены с выходами множителей 18 и 19, выходы операционных усилителей 14 и 15 соединены с входами вычитателя 20 и первыми входами множителей 18 и 19 соответст-, венно, вторые входы множителей 18 и 19 соединены с выходом суммато-. ра 17, входы сумматора 17 соединены с выходами множителей 18 и

19. Информация об амплитуде перемещений исследуемого объекта 2 снимается с выхода вычитателя 20.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток осветителя 1, отраженный от исследуемого объекта 2, проходит последовательно через тепловой экран 3, объектив 4, светоделительный элемент 5 и, разделенный на два световых потока, через отверстия 8 и 9 маски попадает на фотоприемники 10 и 11, где формируются изображения 21..

При неподвижном объекте 2 сигнал с фотоприемников 10 и ll равен

IQ = Iq, +Кг (kEo + ET) (l) где I — величина фонового освещения; а — коэффициент, пропорциональный чувствительности фотоприемника и геометрии окна маски; о — высота передней плоскости контролируемого объекта 2;

k — - коэффициент отражения объекта 2;

Ео — освещенность, создаваемая осветителем 1;

Š— освещенность, создаваемая термическим разогревом объекта 2.

При смещении контрЬлируемого объекта 2 на величину х сигнал с фотоприемников 10 и 11 соответственно равен

l1 = I +<6(kEo +E ) (1+x) (2)

Iz = Iy +a(6(kEo+ Е ) (l-х), (3) сигнал с выхода фотодатчика 12 равен 2 Icy. Тогда на входах операционных усилителей 14 и 15 сигнал равен

l1 =71 — Ъ (4)

I ò = IY — Iq (5)

Обозначим сигнал на выходах операционных усилителей 14 и 15 через

U„ v Uz, а на выходах множителей 18 и 19 через W1 и W соответственно.

Тогда на выходе сумматора 17 сигнал равен W, +Wq, на выходе множителей 18 и 19

М1 = (W1 + Wg)U1 (6)

W", = (w„+ ы,) (7) °

Из условия баланса операционных усилителей 14 и 15 имеем:

I„R — W, =О

1! (8)

I2R — w2 = 0 (9) где R — - сопротивление обратной связи.

Решая (6) и (7) с учетом (8) и (9) получим значение сигнала на выходе вычитателя 20: !

Т1 . 2 (10) (! + !

1211603 (;пил. 1 фиг. 2 вНИИПИ Заказ 634/47 Тираж 671 По исное

Щ

Филиал ППП Патеит, r.Óæîðîä, ул.Проектная, 4

Преобразуя (10) с учетом (2)- {5) получим:

U1 — цх = 2х.

Таким образом, в устройстве выходной сигнал не зависит от параметров 5

I,c(,b, k, Е, Ет. а является функцией линь перемещения исследуемого объекта.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее осветитель, маску с отверстиями, фоторегистрирующую систему и блок обработки информации, отверстия маски выполнены в виде двух треугольников, развернутых навстречу один другому и симметричных относительно центра маски, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и обеспечения измерения объектов с переменной яркостью, оно снабжено объективом и светоделительным элементом, устанавливаемым по ходу отраженного светового луча перед фоторегистрирующей системой, фотодатчиком фоновой засветки и оптической системой, установленной перед ним, маска с отверстиями выполнена из двух автономных частей, каж.дая из которых снабжена окуляром и содержит одно из отверстий, фоторегистрирующая система — в виде двух фотоприемников, каждый из которых установлен напротив соответствующего отверстия маски, блок обработки информации — в виде сумматора, вычитателя, двух аналоговых множителей и двух операционных усилителей, входы которых соединены с дифференциально включенными фотоприемниками и фотодатчиком фоновой засветки и через сопротивления обратной связи— с выходами аналоговых множителей, выходы операционных усилителей соединены с соответствукицими входами вычитателей и с первыми входами аналоговых множителей, вторые входы которых соединены с выходом сумматора, входы которого соединены с выходами соответствующих аналоговых, множителей, выход вычитателя является выходом устройства.