Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы

Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение области использования, за счет обеспечения возможности измерения при реверсивном перемещении и изменении , знака абсолютного перемещения. Устройство с помощью дешифратора 18 нуля и триггера 19 фиксирует нулевое состояние реверсивного счетчика 17, после чего сигналом с триггера переключают вычитающий вход реверсивного счетчика на суммирующий вход, а суммирующий - на вычитающий. При этом сигнал управления блоком 12 вычисления обратных тригонометрических функций формируется таким образом, что вид вычисляемой функции arctg или arcctg обеспечивает увеличение или уменьшение дробной части иитерферен- J;иoннoй полосы соответственно с уве-т личением или уменьшением абсолютиого перемещения как при положительном относительно первоначального положения , так и при отрицательном абсолютном перемещениях подвижного отраикателя (объекта).. 2 ил.. (Л

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (S1) 4 6 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

ЪЮ

° й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4178333/24-28 (22) 08,01.87 . (46) 30.11.88. Бюл. М 44 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) Г.К. Конопелько (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1260682, кл. G 01 В 21/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДРОБНОЙ

ЧАСТИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ПОЛОСЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— расширение области испольэования, за счет обеспечения воэможности измерения при реверсивном перемещении и изменении.знака абсолютного перемещения.

Устройство с помощью дешифратора 18...! нуля и триггера 19 фиксирует нулевое состояние реверсивного счетчика 17, после чего сигналом с триггера переключают вычитающий .вход реверсивного счетчика на суммирующий вход, а суммирующий — на вычитающий. При этом сигнал управления блоком 12 вычисления обратных тригонометрических функций формируется таким образом, что вид вычисляемой функции arctg или

arcctg обеспечивает увеличение или уменьшение дробной части интерференционной полосы соответственно с уве-.. личением или уменьшением абсолютного перемещения как при положительном относительно первоначального положе- а ния, так и при отрицательном абсолютном перемещениях подвижного отражателя (объекта). 2 ил.

144 1 l 96

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений различных объектов.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы, Целью изобретения является расширение области использования за счет 10 обеспечения возможности измерения при изменении знака абсолютного перемещения.

Устройство состоит из двух иден15 тичных каналов, содержащих последовательно соединенные фотоприемник 1 {

{ 2), усилитель 3 (4) и формирователь 5 (6), последовательно соединенные выпрямитель 7 (8), входы которого подключены к выходам усилителя

3 (4), и аналого-цифровой преобразователь {АЦП) 9 (10).. Устройство имеет также блок ll деления, информационные входы которого соединены с выходами АЦП 9 и 10, блок 12 вычисления обратных тригонометрических функций, вход которого подключен к выходу блока 11 деления, суммирующе-вычитающнй блок 13, входы которого соедине;ны с выходами усилителей 3 и 4, блоки 14, 15 формирования сигнала, входы которых соединены с выходами суммирующе-вычитающего блока 13, комбинационную логическую схему 16, входы

35 которой подключены к выходам формирователей 5 и 6 и выходам блоков 14, 15 формирования сигнала, реверсивный счетчик 17, входы которого соединены с выходами комбинационной логической 40 схемы 16, дешифратора !8 нуля, соединенного своими входами с выходами реверсивного счетчика 17, D-триггера 19, С-вход которого подключен к выходу дешифратора нуля, D-вход — к инверсному выходу D-триггера 19, а прямой выход соединен с управляющим входом комбинационной логической схемы 16, первого двуйходового элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, входы которого соединены с выходами блоков 14, 15 формирования сигнала, а выход соеди- нен с управляющим входом блока 11 деления, второго двувходового элемента

ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 21, входы которого соединены с выходами формирователей

5 и 6, третьего двувходового элемента

ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 22, входы которого соединены с выходами первого 20 и второго 21 элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, инвертора 23, вход которого соединен с выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22, схемы 2-2И-2ИЛИ 24, первые входы элементов И этой схемы соединены соответственно с выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 22

H выходом инвертора 23, вторые входы элементов И этой схемы соединены соответственно с прямым и инверсным выходами D-триггера 19, а выход схемы 2-2И-2HJIM 24 подключен к управляющему входу блока 12 вычисления обратных тригонометрических функций.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, снимаемые с фотоприемников 1 и 2 и сдвинутые по фазе на .четверть периода, усиливаются усилителями 3 и 4 до необходимого уровня, и одновременно происходит компенсация постоянных составляющих сигналов.

Выходные сигналы усилителей поступают на формирователи 5 и 6 и на суммирующе-вычитающий блок 13, на выходе которого получают два квадратурных сигнала, которые подаются на блок 14

15 формирования сигнала. Формирователями 5 и 6 и блоками 14, 15 формирования сигнала формируются сигналы а.,Ь,с и (см. фиг.2), высокому уровню которых соответствует положительное значение входного сигнала, а ну.левому — отрицательное. Сигналы а,Ь, с и d. подаются на комбинационную логическую схему 16, где формируется последовательность импульсов, поступающих либо на суммирующий вход реверсивного счетчика 17, либо на вычитающий в зависимости от направления перемещения интерференционных полос. Дискретность формирования импульсов равна одной шестнадцатой длины волны излучения ° В пределах одной шестнадцатой длины волны вычисляется значение дробной части интерференционной полосы.

Аналоговые сигналы с выходов усилителей 3 и 4 поступают на выпрямители 7 и 8, где происходит их двухпо- . лупериодное выпрямление. Выпрямленные сигналы е и е" (фиг.2) преобразуются аналого-цифровыми преобразова-. гелями 9 и 10 в цифровую форму и поступают на вход блока 11 деления, где происходит деление меньшего числа на большее под управлением сигнала $, Высокий уровень сигнала знака абсо-. лютного перемещения с прямого выхода

D-триггера 19 поступает на управляющий вход комбинационной логической схемы )6, где происходит коммутация .импульсов, поступавших на вычитающий вход реверсивного счетчика 17, на суммирующий вход этого счетчика, а импульсы, поступавшие на суммирующий вход, коммутируются на вычитающий.

Содержимое реверсивного счетчика начинает увеличиваться, что .соответствует увеличивающемуся абсолютному перемещению. В момент t< не происходит изменение вида вычисляемой тригонометрической функции, что обеспечи- . вает увеличение значении дробной части интерференционной полосы, начиная с момента t< и до момента t>, когда происходит изменение направления перемещения (фиг.2). В момент 1 аналогично моменту t изменение вида вычисляемой функции не происходит, 25 и значение дробной части интерференционной полосы уменьшается.

При наступлении следующего момента нулевого абсолю- ного перемещения дешифратор 18 нуля дешифрирует нулека 17, D-триггер 19 перебрасывается в нулевое состояние, своим низким уровнем сигнала знака абсолютного перемещения с прямого выхода коммутируя поступление импульсов на реверсивный счетчик !7 в соответствии с первоначальным состоянием.

Сигнал управления блоком вычисления обратных тригонометрических функСигналы с выходов формирователей

:5 и 6 поступают на элемент ИСКП10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21, далее сигналы с выходов элементов 20 и 21 поступают на тре45 тий элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22„вы„ходной сигнал которого инвертируется инвертором 23. Сигналы с выхода

50 D-триггера 19 поступают на первый элемент И схемы 2-2И-2ИЛИ 24, а на входы другого элемента И схемы 2-2И.-2ИЛИ 24 поступают сигналы с выхода третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22

55 и с прямого выхода D-триггера 19. ,Сигнал управления р с выхода схемы

24 поступает на управляющий вход блока вычисления обратных тригонометрических функций.

3 144!196

4 поступающего на управляющий вход блока ll деления. Алгоритм формирования сигнала S записывается S=c®d. Сигнал управления формируется элементом ИС5

КЛЮЧАИй1ЕЕ ИЛИ 20, на вход которого подаются сигналы с выходов формирователей 5 и 6. Результат деления с выхода блока 11 деления поступает в блок 12 вычисления обратных тригоно- 1п метрических функций, где вычисляется

arctg или arcctg в зависимости от направления перемещения, от знака абсолютного перемещения и от текущего значения фазы сигнала фотоприемника.

Вид вычисляемой обратной тригонометрической функции определяется сигна-. лом управления р, поступающим на управляющий вход блока вычисления обратных тригонометрических функций 2п и формируемым по алгоритму р= 1(а ® b) SS). Р+ (аЭЬ)9Я)- F, ! где F — сигнал знака абсолютного перемещения, формируемый дешифратором

18 нуля и D-триггером 19. В исходном состоянии D-триггер 19 находится в нулевом состоянии. При начале движе.ния объекта до момента t (первая диаграмма на фиг.2) жкпульсы, форми- 30,вое состояние реверсивного счетчируемые комбинационной логической схемой 16, поступают на суммирующий вход . реверсивного счетчика 17. В момент

t< направление движения изиеняется, а счетные импульсы начинают поступать 35 на вычитающий вход реверсивного счетчика 17. До момента t< (момента нулевого абсолютного перемещения) вид вычисляемой функции arctg нли arcctg изменяется с каждым изменением любо- 40 ций формируется следующим образом. го нз сигналов а; Ъ, с или cl, при этом до момента t внутри интервалов, соответствующих целой части интерференционной полосы, значение дробной части интерференционной полосы увеличивается с увеличением абсолютного значения перемещения. Начиная с момен,та t величина абсолютного перемеще: ния уменьшается, и значение дробной,инвертора 23 и с инверсного выхода части интерференционной полосы также начинает уменьшаться (последняя диа, грамма на фиг.2). Это обеспечивается .тем, что в момент 1 не происходит изменение вида вычисляемой функции, В момент t содержимое реверсивного счетчика 17 становится равным нулю, на выходе дешифратора 18 нуля появляется сигнал, перебрасывающий Ртриггер 19 в единичное состояние.

1О

5 l44ll

Б целом алгоритм вычисления дробной части интерференционной полосы записывается:

arctg —, если S=l и р=! х

5 х

arctg х

S=l и рО х

arctg †-, S=0 и p=l х„

Х

arctg — S--0 и р=О, х1 где D — цифровой код дробной части интерференционной полосы, формируемый на выходе блока 1 вычисления обратных тригонометрических функций; х! их — цифровые коды сигналов на

2 выходах аналого-цифровых преобразователей 9 и !0.

Формула изобретения

Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы, со- 25 держащее два канала, каждый из которых состоит из посЛедовательно соединенных фотоприемника, усилителя и формирователя и последовательно соединенных выпрямителя, вход которого 30 соединен с выходом усилителя, и аналого-цифрового преобразователя, суммирующе-вычитающий блок, входы которого соединены с выходами усилителей каналов, первый и второй блоки форми- рования сигнала, входы которых соединены с выходами суммирующе-вычитающего блока, комбинационную логическую схему, входы которой подключены к выходам формирователей и блоков форми- 10 . рования сигнала, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходами комбинационной логической схемы, 96 б блок деления, информационные входы которого соединены с выходами анало-. го-цифровых преобразователей, блок вычисления обратных тригонометрических функций arctg и arcctg, информационный вход которого подключен к выходу блока деления, первый двувходовый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам блоков формирования сигнала, а выход — к управляющему входу блока деления, второй двувходовый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЗБ!, входы которого подключены к выходам формирователей, третий двувходовый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, о т л и ч а ю m е е с я тем, что,с ..целью расширения области использования за счет обеспечения возможности измерения при изменении знака абсолютного перемещения, оно снабжено дешифратором нуля, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, D-триггером, С-вход которого соединен с выходом дешифратора нуля, D-вход — с инверсным выходом триггера, инвертором, вход которого соединен с выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, схемой

2 -2И-2ИЛИ, первые входы элементов И которой соединены с выходами третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертора, а вторые входы — соответственно с прямым и инверсным выходами Dтриггера, выход схемы 2-2И-2ИЛИ подключен к управляющему входу блока вычисления обратных триногометрических функций, комбинационная логическая схема выполнена управляемой, а прямой выход D-триггера соединен с ее управляющим входом.

1441196 As "/г "/ gg /р >/а /8 %q д /re Фа "/ /

Фиг. 2

Составитель Е. Глазкова

Редактор М. Келемеш Техред M. Ходанич Корректор М. Васильева

Заказ 6275/42 Тираж 680 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4