Нуль-индикатор

Нуль-индикатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АНИЕ

Союз Советски к

Социанистнчесиии

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 16. 09. 80 (21}2985757/18-21 (5!)М. Кл. с присоеаииениен заявки М—

G 05 В 1/01 (оеударствоив4 иалитвт

СССР пю делам изебретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.05.82, Бюллетень Р1т 19 (Sa) ХДК Ь21.72 (088. 8) Дата опубликования описания 23 .05 .82 в».

А.Г.Сукиязов, В.Ф.Вербов и Ю.С.Расщепля в

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5тт ) НУЛЬ-ИНДИКАТОР

Изобретение относится к автоматике и электроизмерению.

Известен нуль-индикатор, состоящий из модулятора, на который подан входной. сигнал, усилителя переменного тока, амплитудного детектора, линии задержки и блока формирования импульсов(1).

Однако этот нуль-индикатор имеет недостаточное быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нуль-индикатор, содержащий модулятор, выполненный на пьезоэлементе, две противоположные грани которого яв1S ляются входными клеммами, а передняя грань зеркальная, регистрирующий блок, состоящий из фотоэлемента, выходы которого через две цепи из формирователя импульсов, дифференцирующего элемента и элемента И, подключены к входам реверсивного счетчика, источник света, неподвижное зеркало и полупрозрачное зеркало, установленное между пьезоэлементом и фотоэлементом121.

Однако известный нуль-орган имеет недостаточную помехозащищенность при воздействии вибраций.

Цель изобретения - повывение помехозащищенности от воздействий вибраций.

Поставленная цель достигается тем, что в нуль-индикатор, содержащий пьезоэлектрический модулятор, одна грань которого имеет. зеркальную поверхность, а на две другие нанесены электроды, связанные с входными цмнами, источник света, неподвижное зеркало, блок регистрации, состоящий из фотоприемника, один выход которого подключен через последовательно включенные формирователь импуль сов, дифференцирующий элемент и элемент и к суммирующему входу реверсивного счетчика, к вычитающему входу .которого подключен выход второго элемента И, а второй выход фо

О =аИЕ1»» где Ь(— абсолютная величина деформации; — пьезомодуль, Ор1»- входное напряжение.

В исходном состоянии при 0 „= 0 разность хода лучей постоянна и движение интерференционных полос не проI исходит ° При наличии на шинах 4 и 5 изменяющегося. во времени напряжения на входе фотоприемника 19 происходит движение полос, которое преобразуется формирователями 13 и 14, деффиренцирующим элементом 15, элементами l) в короткие импульсы, которые поступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 18 в зависимости от возрастания или ,убывания входного контролируемого напряжения, а также и от его полярности. Нуль-орган настраивается, так, что в исходном нулевом состоянии в реверсивном счетчике записано, например N импульсов. При наличии входного напряжения в нуль-органе действуют описанные выше процессы, и счетчик суммирует или вычитает импульсы, получаемые при движении-интереференционных полос. Но как только входное напряжение станет равным нулю, в счетчике опять будет N импульсов, что определенным образом фиксируется.

При наличии вибраций и ускорений »1 некоторые элементы могут сме:щаться относительно исходного положения и тем самым вносится ложная составляющая в разность хода лучей .

При вибрации модулятора l путь первого луча между пьезоэлементами и полупрозрачным зеркалом можно представить в виде

Е,=Е,+ > А„Е » " . вх

»=1 где о - фиксированное расстояние, = 4-1- мнимая единица, 3 93022 топриемника подключен к входу второго формирователя импульсов, и полупрозрачное зеркало, установленное между зеркальной гранью пьезоэлект" рического модулятора и фотоприемником, введены два дополнительных неподвижных зеркала, одно из которых установлено параллельно полупрозрачному зеркалу между ним и источником света, второе дополнитель- »0 ное неподвижное зеркало .установлено параллельно полупрозрачному зеркалу между ним и неподвижным зеркалом, размещенным параллельно зеркальной грани пьезоэлектрического моду- »5 лятора И в ее плоскости, а в блоке регистрации выход второго формирователя импульсов, подключен к второму входу первого элемента И и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента.

На чертеже приведена структурная схема нуль-индикатора.

Описываемый нуль-индикатор содержит пьезоэлектрический модулятор 1, на две грани которого нанесены электроды 2 и 3, подключенные к входным шинам 4 и 5, а третья грань б является зеркальной, источник 7 света, неподвижное зеркало 8, допол»»»»тельные неподвижные зеркала 9 и 10, полупрозрачное зеркало ll, блок 12 регистрации, состоящий из формирователей 13 и. 14 импульсов, дифференцирующего элемента 15, элементов И 16

3$ и 17, реверсивного счетчика 18 и фотоприемника 19.

Нормаль к зеркальной грани пьезоэлектрического модулятора параллель40 на направлению действия вибраций и ускорени и

Нуль-орган работает следующим образом.

Монохроматический луч света от

45 источника 7 отражается от зеркала 9 и попадает на полупрозрачное зеркало 11, которым делится на .два когерентных луча. Далее, первый луч падает на зеркальную грань 6, отражается от нее и, пройдя через полупрозрачное зеркало, попадает на фотоприемник 19. Одновременно второй луч света последовательно отражается от зеркал 10 и 8, повторно от зер кала 10, от полупрозрачного зеркала

11 и падает также на фотоприемник. Так как лучи когерентны, то на входе фотоприемника наблюдается интерферен6 4 ционная картина. Если, f» - f и А, то будет максимум интерференции, если f - Х»» = (»»» + ) А — минимум интерференции, где: Ф», Г»» - пути, которые проходят первый и второй лучи соответственно от источника света фотоприемника, m - целое число, - длина волны света.

Расстояние зависит от величины деформации пьезоэлемента, которая в общем случае определяется по формуле

5 9302

4 - номер гармоники вибрации, А1,Ю„ - амплитуда и частота гармоник вибрации.

Второе слагаемое здесь представляет собой ряд Фурье, записанный в 5 комплексной форме.

Однако путь второго луча можно записать аналогично

6„:В,+е,+ Е к„е "

1-1 е

При этом разность хода лучей

Ф е,-i„=à 0.,-t„==au, т.е. она зависит только от деформации пьезоэлемента под действием вход-15 ного напряжения (8 можно считать постоянной, так как это направление перпендикулярно действию ускорений).

Действие вибраций и ускорений на положение источника света проявля- 20 ется в известном нуль-индикаторе в виде смещения всей интерференционной картины относительно фотоэлемен- . тов, что может привести к снижению чувствительности. 25

Располагая источник света параллельно действующим силам этого можно избежать.

Таким образом, рассмотренный нульорган имеет повышенную помехоустойчивость от действия вибраций и ускорений.

26 6 йами, источник света, неподвижное зеркало, блок регистрации, состоящий из фотоприемника, один выход которого подключен через последовательно включенные формирователь импульсов, дифференцирующий элемент и элемент И к суммирующему входу ревер сивного счетчика, к вычитающему входу которого подключен выход второго элемента И, а второй выход фотоприемника подключен к входу второго формирователя импульсов, и полупрозрачное зеркало, установленное между зеркальной гранью пьезоэлектрического модулятора и фотоприемником., отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности от воздействия вибраций, в чего введены два дополнительных неподвижных зеркала, одно из которых установ лено параллельно полупрозрачному зеркалу между ними и источником света, второе дополнительное неподвижное зеркало установлено параллельно полупрозрачному зеркалу между ним и неподвижным зеркалом, размещенным параллельно зеркальной грани пьезоэлектрического модулятора И в ее плоскости, а в блоке регистрации выход второго формирователя импульсов подключен к второму входу первого элемента

И и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента.

Формула изобретения

Нуль-индикатор, содержащий пьезоэлектрический модулятор, одна грань которого имеет зеркальную поверхность, а на две другие нанесены электроды, связанные с входными ши"

З5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

h" 243282,-кл. G 06 У 3/00, 04.08.57.

2. Авторское свидетельство СССР и 619896, кл. G 05 В 1/00 28.01.77 °

930226

Составитель Г.Королев

Редактор Н.Лазаренко Техред й. peAsec Корректор 0 Билак и

Заказ 3468/6! Тираж 908 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4