Фотоэлектрический датчик радиальных линейных перемещений вращающегося вала

Фотоэлектрический датчик радиальных линейных перемещений вращающегося вала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет устранения погрешности, вызываемой неидентичностью внешних условий для двух фотоэлектрических преобразователей и упрощение конструкции за счет наличия в ней только одного фотоэлектрического образователя. Положительный эффект достигается наличием в конструкции только одного фотоэлектрического преобразователя 1. Такое техническое решение становится возможным благодаря регулированию мощности источника 2 излучения, осуществляемому с помощью обратной связи по сигналу, получаемому путем амплитудной модуляции потока излучения, воспринимаемого фотоприемником 3, модулятором 12, выполненным в виде N- гранной призмы, установленной с возможностью вращения на пути потока излучения (поперек ему) и кинематически связанной с контролируемым валом, с последующим детектированием в амплитудном детекторе 6. Частота модуляции отслеживается адаптивным фильтром 5, самонастраивающимся на частоту, в N раз большую частоты вращения вала. В результате регулирования мощности излучения компенсируется погрешность, вызываемая изменениями внешних условий. Сигнал, пропорциональный радиальным линейным перемещениям вала вдоль оси о<SB POS="POST">1</SB>-о<SB POS="POST">1</SB>, перпендикулярной оси потока излучения, снимается с низкочастотного выхода адаптивного фильтра 5. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (111 (5D 4 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ (МНТ СССР (21) 4433013/24-28 (22) 19.04,88 (46) 30,11.89, Бюл, К: 44 (72) Н,Н.Астраух, В.А.Брьвкевич, В.В.Галуц и В,С.Крупский (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1330467, кл, G 01 В 21/00, 1986. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК РАДИАЛЬНЫХ JIHHEAHbIX ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ВРАЩАЮЩЕ ГОСЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, Целью изобретения является повычение точности

2 за счет устранения погрешности, вызываемой неидентичностью внешних условий для двух фотоэлектрических преобразователей и упрощение конструкции за счет наличия в ней только одного фотоэлектрического образователя, Положительный эффект достигается наличием в конструкции только одного фотоэлектрического преобразователя 1. Такое техническое решение становится возможным благодаря регулированию мощности источника 2 излучения, осуществляемому с помощью обратной связи по сигналу, получаемому путем амплитудной модуляции потока излуче1525457

10 ния, воспринимаемого фотоприемником

3, модулятором 12, выполненным в виде и-гранной призмы, установленной с возможностью вращения на пути потока излучения (поперек ему) и кинематически связанной с контролируемым валом, с последующим детектированием в амплитудном детекторе 6.

Частота модуляции отслеживается адаптивным филвтром 5, самонастраивающимИзобретение относится к контрольНо-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля линейных перемещений вращающихся валов в радиальном направлении.

Цель изобретения — повышение точности за счет устранения погрешности, вызываемой неидентичностью . внешних условий двух фотоэлектрических преобразователей, и упрощение конструкции эа счет-наличия в ней только одного фотоэлектрического преобразователя.

На чертеже представлена функциональ30 ная схема, предложенного датчика, Датчик содержит фотоэлектрический преобразователь 1, состоящий из оптически связанных источника 2 излучения и фотоприемника 3, последовательно 35 соединенные первый усилитель 4, вхо-. дом подключенный к выходу фотоприемника 3, адаптивный фильтр 5, второй выход которого является выходом датчика, амплитудный детектор 6, суммирую- 40 щий интегратор 7 (интегратор 7), источники 8, 9 опорного напряжения, управляемый делитель 10 напряжения (делитель 10) и второй усилитель 11, выходом подключенный к входу источни- 45 ка 2 излучения, первый и второй источники 8 и 9 опорного напряжения, выхо« дами подключенные к вторым входам соответственно интегратора 7 и делителя

10, и модулятор 12 оптического излучения (модулятор 12), выполненный в виде и-гранкой призмы, установленной с воэможностью вращения вокруг собственной оси на пути потока излучения, воспринимаемого фотоприемником 3, так, что ее ось перпендикулярна оси потока излучения, и кинематически связанной с контролируемым валом. Адаптивный фильтр 5 содержит ся на частоту, в и раз большую частоты вращения вала. В результате регулирования мощности излучения компенсируется погрешность, вызываемая изменениями внешних условий. Сигнал, пропорциональный радиальным линейI ным перемещениям вала вдоль оси 0 -0, перпендикулярной оси потока излучения, снимается с низкочастотного выхода адаптивного фильтра 5, 1 ил, датчик частоты вращения, блок измерения периода вращения и перестраиваемый фильтр (не показаны), имеющий выход полосового фильтра и выход фильтра низкой частоты, являющиеся соответственно. первым и вторым выходами адаптивного фильтра 5.

Датчик линейных перемещений вращающегося вала работает следующим образом.

Поток излучения, создаваемый источником 2 излучения и воспринимаемый фотоприемником 3, перекрывается модулятором 12, перемещающимся в соответствии с радиальными перемещениями контролируемого вращающегося вала, при этом величина составляющей линейного перемещения вала вдоль оси (0 0,, перпендикулярной оси 00 потока излучения> пропорциональна потоку излучения, достигающему фотоприемника 3.

При вращении вала с частотой f в отсутствие перемещений вдоль оси

О, О, поток излучения модулируется амплитудой, определяемой величиной

gx=R-h, где R — радиус окружности, описанной боковым ребром модулятора 12, à h — перпендикуляр, опущенный иэ центра окружности на боковую грань модулятора 12, с частотой f< =

=f. n где n — число боковых граней

8p ° модулятора 12„

В результате на выходе фотоприемника 3 присутствует электрический сигнал, амплитуда Гч которого определяется постоянной (для данного модулятора

12) величиной Ьx и коэффициентом К пропускания среды, в которой распространяется излучение.

При наличии соответствующих линей1 ных перемещений вала вдоль оси 0„0 электрический сигнал на выходе фотоприемника 3 пропорционален величине

Составитель О.-Смирнов

Редактор М,Келемеш Техред М.Ходанич Корректор М.Поко

Заказ 7208/32 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 152545 этих перемещений (a также зависит от коэффициента К пропускания среды). Изменение этого коэффициента, например вследствие .запыленности может привес1

5 ти к появлению ошибки измерения, для устранения которой осуществляется автоматическое поддержание амплитуды

0 путем изменения мощности потока излучения. Для этого из сигнала, при- lð нятого фотоприемником 3 и усиленного первым усилителем 4, выделяется с помощью адаптивного фильтра 5, самонастраивающегося на частоту, в и раэ большую частоты вращения (в широком 15 диапазоне частот), сигнал U частотой

f, который детектируется амплитудным детектором 6 и поступает на первый вход суммирующего интегратора 7, на второй вход которого подается сиг- 20 нал с первого источника 8 опорного напряжения, На выходе интегратора 7 ° а следовательно, и на выходах управляемого делителя lO напряжения, второго усилителя 1l (входе источника 25

2 излучения), выходах фотоприемника 3, первого усилителя 4, первом выходе адаптивного фильтра 5, выходе амплитудного детектора 6 и первом входе интегратора 7 сигнал будет изменять- 3р ся до тех пор, пока алгебраическая сумма сигналов на обоих входах интегратора 7 не станет равной нулю, Таким образом, в результате регу35 лирования мощности излучения источника 2 излучения погрешность, вызываемая изменениями внешних условий, будет скомпенсирована.

Формула и э о б р е т е н и я

Фотоэлектрический датчик радиальных линейных перемещений вращающегося вала, содержащий фотоэлектрический преобразователь, состоящий из оптически связанных источника излучения и фотоприемника, первый усилитель, вход которого соединен с выходом фотоприемника, амплитудный детектор, источник опорного напряжения, управляемый делитель напряжения и второй усилитель, вход которого соединен с выходом управляемого делителя напряжения, а выход — с входом источника излучения, о т л и ч а р шийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, он снабжен адаптивным фильтром, вход которого соединен с выходом первого усилителя,,первый выход соединен с входом амплитудного детектора, а второй выхЬд является выходом датчика, суимирукщыч мнтегратером, первый вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, второй вход соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход— с первьи входом управляемого делителя напряжения, вторым источником опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом управляемого делителя напряжения, и модулятором оптического излучения, выполненным в виде и-граниой призмы, связываемой с валом.