Устройство для измерения малыхугловых скоростей

Устройство для измерения малыхугловых скоростей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 07.03.79 (23) 2733836/18-10 (53)М. Кл.

G 01 P 3/36

Q 01 Р 3/68 .,(5ЦУДк 531.7: J1. .,317.39 (0 88.:8) с присоединением заявки Их

1осударстаенный иоиятет

СССР по делам изобретевяй я отарытнй (23) Приоритет Г

Опубликовано 3001.81.6юллвтень Ио 4

Датаопубликованияописания 30.01.81,! (72) Авторы изобретения

В. И. Попов и Н. М. Снегирев (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ

УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ

Изобретение относится к измерйтельной технике и может быть использовано при измерении скорости вращения вала.

Известно устройство для измерения малых угловых скоростей, содержащее автоколлиматор, укрепленный на поворотной оси, трехгранную призму, укрепленную на объекте измерения, систему согласования положения оптической оси автоколлиматора и призмы, привод постоянной скорости вращения вокруг оси, перпендикулярной к оси вращевия объекта, и поворотной оси автоколлиматора, которая установлена перпендикулярно к оси вращения объекта (11 .

Недостаток известного устройствамалый диапазон измеряемых скоростей и ограниченность применения из-за сложности конструкции.

29

Известно также устройство для измерения малых угловых скоростей, содержащее интерферометр, датчик раэре. шения начала отсчета, блок обработки сигналов интерферометра, реверсивный Ю счетЧик угла, блок управления и блок регистрации сигналов f2)

Недостатком устройства является недостаточная точность измерения, обуслОвленная нелинейной зависимостью -ЗО между углом поворота объекта н количеством прошедших интерференционных полос, которая присуща всем лазерным интерферометрам . Погрешность измерения при этом возрастает с увеличением угла поворота.

Цель изобретения — повыаение точности измерения скорости вращения .

Указанная цель достигается за счет введения в известное устройство второго реверсивного счетчика угла, распределителя импульсов блока совпадения, счетчика дополнительных импульсов,линии задержки, двух элементов

ИЛИ, триггера и элемента И, при этом второй выход блока обработки сигналов соединен со входом второго счетчика угла, со входом линии задержки и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходок элемента И и первым входом счетчика дополнительных импульсов, а выход - со входом первого реверсивного счетчика угла, первый вход элеМента И соединен с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а второй — с выходом блока совпадения и вторым входом счетчика дополнительных импульсов, вход распределителя

800880 предлагаемого устройств а; на фиг .2 схема лазерного интерферометра.

Устройство для измерения малых уг- ц ловых скоростей состоит из лазерного интерферометра 1, датчика 2 разрешения начала отсчета, блока 3 обработки сигналов, первого реверсивного счетчика 4 угла блока 5 управления, блока б регистрации, второго реверсивного счетчика 7 угла, распределителя 8 импульсов, блока 9 совпадения, сивного счетчика 4 в и раэ (и -целое число) -и соответствует прохождению Я импульсов подключен к выходу второго реверсивного счетчика, а его выход подключен ко входам второго элемента ИЛИ и с первыми входами блока совпадения, вторые входы которого подключены к выходам счетчика дополнительных импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема счетчика 10 дополнительных импульсов, линии 11 задержки, элемента И 12, первого элемента ЙЛИ 13, триггера 14 и второго элемента ИЛИ 15 .

Лазерный интерферометр 1 состоит из подвижной части 16, установленной на объекте, скорость которого измеряется, и неподвижной части 17. Основными элементами подвижной части лазерного интерферометра являются угловые зеркала 18 и 19, установленные на отражателе 20, диафрагма 21 и зеркала 22 и 23. Основными элементами неподвижнОЙ части лазерного ин1 терферометра являются источник света — лазер 24, три фотоприемника 25-27, диафрагма 28 и система зеркал 29-40.

Устройство работает .следующим образом.

В лазерном интерферометре сначала с помощью источника света — лазера

24 и системы зеркал пропорционально углу поворота формируется движение интерференционных полос, которые далее с помошью двух фотоприемников

25 и 26 преобразуются в сигналы изменения тока, в одном — по закону синуса угла поворота, в другом — по закону косинуса угла поворота. Сигналы с этих фотоприемников поступают в блок 3 обработки сигналов. Для asтоматического запуска от исходного положения интерферометра служит датчик разрешения начала отсчета, состоящий иэ фотойриемника 27 и системы зеркал 31, 32, 22 и 40, а также подвижной диафрагмы 21 и неподвижной диафрагмы 28. Датчик разрешения отсчета формирует сигнал в виде одиночного импульса в блок 3 обработки сигналов разрешая тем самым прохождение импульсов интерференционных полос в этот блок от фотоприемников .

Преобразованные импульсы с выхода, блока 3 поступают через элемент ИЛИ на реверсивный счетчик 4, линию 11 задержки и реверсивный счетчик 7, емкость которого меньше емкости ревер20

46

$0 такого количества импульсов, при котором погрешность определения угла поворота, обусловленная нелинейной зависимостью между углом поворота и количеством прошедших интерференционных полос, не превышает +1 угл .с при крайних положениях выбранного диапазона измерений.

Счетчик 7 производит непрерывный отсчет заданного количества импульсов и после каждого отсчета формирует импульс, который поступает на выход распределителя 8 . С выходов распределителя. импульсы поступают в блок 9 сравнения и через элемент ИЛИ 13 на первый, вход триггера 14 . В блоке сравнения с помощью каждого импульса, поступающего с выхода распределителя, формируется код числа дополнительных импульсов, необходимых для компенсации погрешности угла поворота. При поступлении первого импульса с выхода распределителя на первый вход триггера 14 на выходе триггера появляется поЛожительный потенциал, который открывает элемент И 12. Задержанные по времени линией 11 задержки импульсы (относительно импульсов на выходе блока 3) проходят через элемент И 12 на счетчик 10 дополнительных импульсов и через элемент

ИЛИ 15 на реверсивный счетчик 4 .

Счетчик 10 считает импульсы до момента совпадения с кодом числа блока

9. В момент совпадения заданного числа с выхода блока 9 на второй вход триггера 14 и второй вход счетчика

10 поступают импульсы, при этом закрывается элемент и 12 и сбрасывается в ноль счетчик 10 .

При поступлении на первый вход триггера 14 и вход блока совпадения следующего импульса цикл повторяет— ся, при этом каждому импульсу соответствует свой определенный код числа в блоке совпадения, необходимый для компенсации погрешности на соответствующем угле поворота .

Таким образом, с момента начала измерения с выхода блока 3 импульсы поступают на первый элемент иЛИ 15, иа второй вход которого поступают дополнительные импульсы, компенсирующие погрешность измерения . С выхода схемы ИЛИ 15 импульсы поступают на реверсивный счетчик 4, где формируется необходимый программный угол, величйна которого выбирается в зависимости от величины скорости и времени ее осреднения . В блоке 5 управления йроизводится измерение speмени прохождения заданного количества импульсов угла. Регистрация реэудьтатов измерений производится блоком 6 регистрации сигналов.

Погрешность измерения скорости вращения. зависит от погрешности .. измерения угла поворота и в значительной мере меньше от измерения време800880 ни, поэтому погрешность измерения времени можно пренебречь . Тогда абсолютная погрешность измерения скорости вращения равна d СД=- — -! аа

t 5 где d OC — погрешность измерения угла поворота; время измерения.

Исходя из того, что цена импульсов (в угловом выражении) на выходе блока обработки сигналов равна 0 1 угл .с

1 ) погрешность измерения скорости вращения равна

15 где ао(— угловая погрешность, зависящая от нелинейности интерферометра (устраняется путем 2О подачи дополнительных импульсов).

Формула изобретения 25

Устройство для измерения малых угловых скоростей, содержащее лазерный интерферометр с датчиком разрешения начала отсчета, блок обработки сигналов, вход которого соединен с лазерным интерферометром, а первый выход подключен к первому входу блока управления, соединенного своим вторым входом с выходом первого реверсивного счетчика угла, а выход — с блоком регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности ,измерения, в него введены второй реверсивный счетчик угла, распределитель импульсов, блок совпадения, счетчик дополнительных импульсов, линия задержки, два элемента ИЛИ, триггер и элемент И, при этом второй выход блока обработки сигналов соединен со входом второго реверсивного счетчика угла, со входом линии задержки и пе вым входом первого элемента

ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента И и первому входу счетчика дополнительных импульсов, а выход — ко входу первого реверсивного счетчика угла, первый вход,элемента И соединен с выходом линии задержки, а второй — с выходом триггера, первый вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а второй — к выходу блока совпадения и второму входу счетчика дополнительных импульсов, вход распределителя импульсов соединен с выходом второго реверсивного счетчика, а его выходы подключены ко входам второго элемента ИЛИ и к первым входам блока совпад ния, вторые входы которого соецинены с выходами счетчика дополнительных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Авторское свидетельство СССР

9 485383, кл . С 01 P 3/36, 1973 .

2. Авторское свидетельство СССР

М 476511, кл . С 01 Р 3/68, 1973 (прототип) .

800880

Составитель М . Хаустов

Редактор В ..Матюхина Техред С.Мйгунова Корректор И. Муска

Заказ 04 0 9 Тираж 918 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4