Способ измерения перемещений

Способ измерения перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<>877324

{61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 250477 (21) 2478591/18-28 с присоединением заявки11о (51)М. Нл

G 01 В 2.1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3010.81, Бюллетень Но 40

Дата опубликования описания 30,1081 (53) УДК5 31. 717 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н. Н. Евтихиев и А. Л. Ландач

Московский институт радиотехники, электронйкй и автоматики (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение. относится к измерительной технике и может найти применение для выполнения высокоточных линейных и чгловых измерений в метрологии, системах автоматического контроля и управления, радиоастрономии, точном машиностроении и т.д. Известен фазовый способ измерения угловых и линейных перемещений, заключающийся в фотоэлектрическом преобразовании перемещения оптической шкалы или индикаторного элемента в сдвиг Фазы электрического сигнала. Согласно этомч способу, оптическую шкалу, представляющую собой проз- 15 рачное тело с возбужденной в нем ультразвуковой волной, . освещают параллельным пччком модулированного по интенсивности света, частота модуляции которого несколько отличает- 20 ся от частоты ультразвукового канала. Располагают фотоприемник так, чтобы преобразовывал переменную составляющую в одном иэ дифракционных максимумов и электрический сигнал разностной частоты. По изменению фазы этого сигнала определяют искомое перемещение $1) .

Наиболее близким к предлагаемомч способу по технической сущности явля- 30 ется способ измерения перемещений, з аключающи йс я в том, что измеряемое перемещение преобразуют с помощью оптико-электронного интерференционного преобразования с Применением гармонической модуляции в исходный электрический сигнал, преобразуют исходный сигнал в промежуточный сигнал с начальной фазой, пропорциональной измеряемому перемещению, и определяют начальнчю фазу этого сигнала относительно сигнала модуляции f2) .

Недостатками известного способа являются большие погрешности измере" ния, связанные с большим числом one" раций и наличием двчх неидентичных каналов преобразования.

Пель изобретения — повышение точности измерения перемещений.

Указанная цель достигается тем, что преобразование исходного электрического сигнала осуществляют пчтем однополупериодного синхронного аетек. тирования сдвинутым на четверть периода сигналом модуляции и выделения сигнала п-й гармоники частоты моду877324

Ю ) Л

3 i — Õd"m) у ру - В для n = 2, 10 г е /2)

— dL<)»g (>dL )» функции

Бесселя пооядка 1 и 2 от аргумента

2Л

g «mi

Л вЂ” длина волныа д(„п1 — амплитуда модуляции.

На чертеже приведено устройство для осуществления способа.

Устройство состоит иэ последовательно связанных оптико"электронного интерференционного преобразователя 1 с гасхмоническим модулятором, управляемым от источника 2 модулирующего напояжения, синхронного однополупериодного детектора 3, частотного селектора 4 и цифрового преобразователя 5 разность фаз — код, а также делителя б частоты, вход которого связан с вспомогательным выходом поеобраэователя 5, а первый и второй выходы с источником 2 и синхронным детектором

3 соответственно.

Способ осуществляется следующим образом.

Преобразователь 5 содержит генера тор вспомогательной частоты шб =Р,ц, где Р— целое число. Сигнал с этого генератора поступает на вспомогательный выход преобразователя 5 и далее, на вход делителя б частоты. На первом выходе делителя б частоты получается после деления по частоте íà р входного сигнала прямоугольный опорный сигнал модуляции с частотой ш, который поступает на источник 2 модулирующего напряжения и далее в преобразователь 1. На втором выходе делителя б частоты получается прямоугольный сигнал частоты модуляции ш, но сдвинутый по отношению к сигналу на первом выходе на четверть периода.

Этот сигнал является опорным для синхронного детектора 3. Исходный сигнал, получаемый на выходе оптико-электронного преобразователя 1, равен

Формула изобретения

Способ измерения перемещений, заключающийся в том, что измеояемое перемещение преобразуют с помощью оптико-электронного интерференционного преобразования с применением гармонической модуляции в исходный электри69 ческий сигнал, преобразуют исходный сигнал в промежуточный сигнал с начальной фазой, пропорциональной измеряемому перемещению, и определяют начальную фазу этого сигнала относиу тельно сигнала модуляции, о т л и ляпни, а амплитуду модуляции выбира-а ют иэ условия я

1 Л вп) 4

1,(7. „) x для и 1 или

»с (с (аа ).xic(а сах} вхсшаа асс(— „ а»хс) сса(Х сах)с»ваша) где А - длина волны; с — коэффициент; д(m иш -амплитуда и частота гармонической модуляции ,(Ыаа»)" за(- -ccm) - Ф»»»»»» наес селя порядка 1 н 2 от аргумен2У

5 та — d Lm, После операции синхронного однополупериодного детектирования исходного сигнала U сдвинутым на четверть периода сигналом модуляции получают сигнал Uпр, равный

0„„.0 э, — dL алоэ м- " cdx+22 — а,„ сса(сна-Е с.ах)-(с„(+а а аа ) „.а х (вссаа )) (x>

cps - -сдх сазе 32 д(,„„- — э„-д(, вх» (+асах) в » xecj . .После операции частотной селекцны

2О сигнала 0„р частотным селектором 4 по частоте пж, где и = 1 или 2 номер гармоники, и при выполнении условия

31 44 dhm 4 для и = 1 или условия

25 g (27id(1 ЗХ

@ ) з„ дЬ) ) для n = 2, что обеспеЗо ",хМ (г чиваетс я соотв етотв ующим выбором амплитуды d Lm гармонической модуляции, получают промежуточный сигнал 0п, рав ный

3$0ь=0п „сов (пег - — с ° д х) (3)

2У

Л

Заключительной операцией способа является измерение начальной фазы промежуточного сигнала 0п относительно сигнала модуляции, которая, как

40 следует из выражения (3), пропорциональна измеряемому перемещению дх.

Таким образом, в описанном способе измерения перемещений результат измерения перемещений не зависит от изменения амплитуды исходного сигнала U, вызываемой нестабильностью интенсивности источника оптического излучения, и изменения частоты о гармонической модуляции, что позволяет увеличить точность измерения перемещений.

877324

Я

1 4 1

А — длина волны;

М,„— амплитуда модуляции.

ЪЛ ф дЛЯ и = 2, 1э

Составитель йеКуликов

Редактор С.Крупенина Техред Т.Маточка Корректор A.Гриценко

Заказ 9597/63 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, vn. Проектная, 4 ч а ю шийся тем, что, с целью повыаения точности измерений, преобразование исходного электрического сигнала осуществляют путем однополупериодного синхронного детектирования сдвинутым на четверть периода сигналом модуляции и выделения сигнала и-й гармоники частоты модуляции, а амплитуду модуляции выбирают из .условия l(a a ml) ь (V- " ) „(n). (aLm) гае > (a aim) a +(a al m) — функимн !

М 1

Бесселя порядка 1 и 2 от аргумента

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 264704, кл. G 01 В 19/34.

2. Авторское свидетельство СССР

9 446744, кл. G 01 В 19/56, (прототип).