Устройство для измерения линейных перемещений объектов
Патент 996861
Авторы
Устройство для измерения линейных перемещений объектов
Иллюстрации
Реферат
,;„,996861
Союз Севетскнд
Социалистических
Республик
ОП HCAHHE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву Р 894352 (22) Заявлено 27.05.81 (2!) 3293936/18-28
)$1) М. Ки.э с присоединением заявки H9G 01 В 11/00
- IG 02 F 2/00
Государственный комитет
С.ССР во дедам нзобретеннй н открытнй (23) Г3риоритвтОпубликовано 1 Ы 2.8 3 . Бюллетень М 6
Дата-опубликования описания 15.02.83 (53) УДК 531.717 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения - .,„
A. Í. Мотуз, А. К. Полонин, В, В. Попов и . Н.".: ВойтИыук . -. >
Ъ
Специальное конструкторско-технологическо4 бюро".с опытнмм
Т производством Белорусского радиотехническом>.института
g (73) Заявитель. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕИНЫХ
ПЕРЕМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ
Изобретение относится к виброизмерительиой технике и может быть.использовано для измерения линейных перемещений, амплитуд вибраций линей ных размеров деталей в различных отраслях промьыленности.
По основному авт, св. 9 894352 известно устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее систему формирования интерференционных или муаровых полос, связанную с ней линейку фотоприемников, блок индикации, блок пространствеиной селекции фотоприемников, входы которого подключены к фотоприемникам (1 j.
Недостатком устройства является низкая точность измерения малых виброперемещений, обусловленная тем, что при вибролеремещении объекта происходит сканирование границы раздела между темной и светлой интерференционной полосой по линейке фотоприемников, что приводит к искажению выходного сигнала, снимаемого с этого фотоприемника, и к снижению точности измерений.
Цель изобретения - повыаение точ-. ности измерения.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее
5 систему формирования интерфвренционных или муаровых полос, связанную с ней линейку фотоприемников, блок индикации, блок пространственной селекции фотоприемников,.входы которого подключены к фотоприемникам, снабжено последовательно соединенными блоком управления, подключенным входом к выходу блока пространственной селекции фотоприемников, и исполнительным узлом, связанным механически с линейкой фотоприемников.
Блок управления выполнен в виде фильтра низких частот, связанного выходом с первым входом дифференциального усилителя и информационным входом коммутатора, второй вход дифференциального усилителя подключен к первому выходу источника опорного напряжения, а выход - к первым входам высоковольтного усилителя и компаратора, соединенного вторым. входом с выходом источника опорного напряже. ния, а выход компаратора подключен к управляющему входу коммутатора и к второму входу,высоковольтного усилителя.
996861
На чертеже изображена блок-схема устройства.
Устройство для измерения линейных перемещений объектов содержит систему 1 формирования: интерференционных или муаровых полос, связанную с ней линейку 2 Фотоприемников, блок 3 индикации, блок 4 йространственной селекции фотоприемников, входы которого подключены к линейке 2 Фотоприемников, последовательно соединенные блок 5 управления, подключенный входом к выходу блока 4 пространственной селекции Фотоприемников, и исполнительньЮ узел 6, связанный механически с линейкой 2 фотоприемников.
Блок 5 управления выполнен в виде фильтра 7 низких частот, связанного выходом с первым входом дифференциального усилителя- 8 и информативным входом коммутатора 9 второй вход дифференциального усилителя 8 подключен к первому выходу источника 10 опорного напряжения, выход - к пер вым входам высоковольтного усилителя 11 и компаратора 12, соединенного вторым входом с выходом источника 10 опорного напряжения, а выход компаратора 12 подключен к управляющему входу коммутатора 9 и к второму входу высоковольтного усилителя 11.
Устройство работает следующим образом.
Из интерференционной картины, сформированной системой 1 формирова ния интерференционных или муаровых полос, выделяется участок, соответствующий переходу от светлой к темной полосе, который проецируется на линейку 2 фотоприемников, на выходе которых формируются сигналы, пропорциональные распределению освещенности вдоль выделенного участка.
При вибролеремещениях исследуемого объекта (на чертеже не показан) происходит сканирование интерференционной полосы по фотоприемникам линейки 2, в результате чего на их выходах формируется электрический сигнал, среднее значение которого связано с пространственным положением фотоприемника линейки 2 относительно интерференционной полосы, а переменная составляющая связана с величиной виброперемещения и с пространственным положением фотоприемника линейки 2.
Блок 4 пространственной селекции фотоприемников линейки 2 подключает к блоку 3 индикации тот фотоприемник линейки 2, который пространственно расположен на участке, соответствующем середине между максимальной и минимальной освещенностями интерференционной полосы.
Блок 3 индикации инднцирует переменный электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине виброперемещений исследуемого объекта.
При сканировании границы раздела между максимальной и минимальной освещенностями интерференционной полосы в пределах:светочувствительной поверхности одного фотоприемника линейки 2 происходит искажение снимаемого с этого фотоприемника сигнала в том случае, если сканирование про10 исходит не относительно центра границы раздела светочувствительной поверхности фотоприемника линейки 2.
Постоянная составляющая сигнала, снимаемого с выхода указанного фотоприемника линейки 2, характеризует положение границы интерференционных полос на светочувствительной поверх- ности этого фотоприемника, что соответствует положению рабочей точки на передаточной характеристике, свя-, 2О эывающей величину линейного переме» щения интерференционной или муаровой полосы с величиной светового потока, падающего на фотоприемник. Сравнение значения постоянной составляющей сиг25 нала, снимаемого в текущий момент с Фотоприемника, с величиной напряжения, соответствующего положению рабочей точки на середине линейного участка передаточной характеристики
Щ выбранного фотоприемника, позволяет более точно настроить центр границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фотоприемника линейки 2 на место сканирования границы
3$ раздела интерференционной полосы и . устранить искажения сигнала, сиимееМого c выхода этого фотоприемника при измерении малых виброперемещеиий объекта, амплитуда колебаний которо4п го не превышает величины лииейного участка передаточной характеристики данного фотоприемника. Сравнение значений указанных напряжений и более точная настройка выбранного Фотоприемника на место сканирования грани45 цы раздела интерференционных полос осуществляется обратной связью, состоящей из блока 5 управления и исполнительного узла 6, на котором закреплена линейка 2 фотоприемников им перемещаемая.
Сигнал с выхода блока 4 пространственной селекции фотоприемников поступает на вход фильтра 7 низких частот, с выхода которого постоянная составлякщая сигнала поступает на .первый вход диФференциального усилителя 8, на второй вход которого подается напряжение с первого выхода источника 10 опорного напряжения, величина которого соответствует нахождению рабочей точки на середине линейного участка передаточной характеристики выбранного фотоприемника линейки 2. В случае, если сканирование границы раздела интерфере.щион:996861
5 ных полос происходит не относительно центра границы раздела светочувстви-. тельной -поверхности выбранного фото.приемника линейки 2, то на выходе дифференциального усилителя 8 появляется напряжение рассогласования, величина которого прямо цропорциональна расстоянию от центра границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фотоприемника линейки 2 до места положения. точки на светочув- >О ствительной поверхности выбранного фотоприемника, относительно которой происходит сканирование границы раздела интерференционных полос. Знак напряжения рассогласования определя- 15 ет направление перемещения. Напряжение.рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 через высоковольтный усилитель 11 подается на, вход исполнительного узла 6, которое ного напряжения, происходит срабатывание компаратора 12, выходной короткий импульс которого приводит к:заыканию коммутатора 9 и к завалканив ключа в высоковольтном усилителе 11, . через которые происходит быстрый разряд его накопительных конденсаторов. При этом исполнительный узел 6 возвращает линейку 2 фотоприемников в исходное состояние. Блок 4 прост- ранственной селекции фотоприемников подключает к блоку 3 индикации следующий фотоприемник линейки 2.
Далее процесс повторяется.
Использование. изобретения позволяет более точно настроить выбранный
Фотонриемник на границу раздела интерференционных полос н, следовательно, повысить точность измерения выброперемещеиий. ф перемещает закрепленную на нем линейку 2 фотоприемников до тех пор, пока центр границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фотоприемника линейки 2 не совпадет с Я5 точкой, относительно которой проис-. ходит сканирование границы раздела интерференционных полос. В момент, когда величина постоянной составляющей измеряемого сигнала совпадает
c,величиной напряжения, подаваемого с первого выхода источйика 10 опор ного напряжения, напряжение рассогласования становится равным нулю и перемещение линейки 2 Фотоприемников прекращается.
Напряжение рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 поступает также на первый вход компаратора 12, где сравнивается с величиной напряжения, подаваемого .на второй его вход с второго выхода источника 10 опорного напряжения.
Величину этого напряжения выбирают равной по абсолютному значению величине разности между напряжением, со- 45 ответствующим максимальному или минимальному значению тока, протекающаro через выбранный Фотоприемник.
В момент, когда величина напряжения рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 достигает значения величины напряжения, снимаемого с второго выхода источника 10 опорФормула изобретения
1. Устройство для измерения линейных перемещений объектов по авт. св. СССР В 894352, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повьайения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными блоком уцравления, подключенным входом к выходу блока пространственной селекции фотоприемников, и исполнительным узлом, связанным механически с линейкой фотоприемников.
2. Устройство по п; 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде фильтра низких частот, связанного выходом с первым входом дифференциального усилителя и информационным входом коммутатора, второй вход дифференциального усилителя подключен к первому выходу источника опорного напряжения, а выход — к первым входам высоковольтно"
ro усилителя и компаратора, соединенного вторым входом с выходом источника опорного напряжения, а выход компаратора подключен к управляющему входу коммутатора и к второму входу высоковольтного усилителя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 894352, кл. 6 01 В 21/00, 1980 (прототип).
996861
Составитель А. шман
Редактор Л,. Веселовская Техред С.Мигунова
Корректор B. Прохненко
Закаэ 917/58 Тираж .600 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035„ Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4