RU2010236C1

RU2010236C1 - Device for graduation of means measuring angular parameters of motion

Info

Publication number: RU2010236C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Мечников
Original assignee: Владимир Михайлович Мечников
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device for graduation of means measuring angular parameters of motion has rotary platform to mount device to be graduated, mirrors anchored on platform, autocollimator with photoelectric converter, indicator, platform drive, second photoelectric converter identical to first one, beam splitter placed at output of autocollimator, amplifier and masks of photodetectors of mentioned photoelectric converters. Masks are produced in the form wedge-shaped marks. Output of photodetectors are connected to input of amplifier by differential circuit. EFFECT: capability for measurement of small oscillations of platform thanks to use of autocollimation measurement system. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки и поверки датчиков углов, угловых скоростей и ускорений, а также для определения частотных характеристик этих датчиков. The invention relates to measuring equipment and can be used for calibration and calibration of angle sensors, angular velocities and accelerations, as well as to determine the frequency characteristics of these sensors.

Известно устройство для градуировки угловых акселерометров [1] , содержащее вращающуюся платформу с приводом для установки исследуемого акселерометра, укрепленные на платформе зеркала автоколлиматор с фотоэлектрическим преобразователем, формирователь импульсов, измеритель временных интервалов, схему разделения импульсов по двум каналам и осциллограф. A device for calibrating angular accelerometers [1] is known, comprising a rotating platform with a drive for installing the accelerometer under study, an autocollimator with a photoelectric converter mounted on a mirror platform, a pulse shaper, a time interval meter, a pulse separation circuit for two channels, and an oscilloscope.

Кроме того, известно устройство для измерения амплитуды угловых колебаний [2] , которое по совокупности существенных признаков наиболее близко к заявляемому и принято за прототип. Известное устройство содержит привод с платформой для установки градуируемого углового акселерометра с фотоэлектрическим преобразователем, формирователь импульсов, схему разделения импульсов по каналам, измеритель временных интервалов импульсов, вычислительный блок, блок задания статически измеренных углов и цифровой индикатор. In addition, it is known a device for measuring the amplitude of angular oscillations [2], which, by the set of essential features, is closest to the claimed one and is taken as a prototype. The known device comprises a drive with a platform for installing a graduated angular accelerometer with a photoelectric converter, a pulse shaper, a channel-splitting pulse meter, a pulse time interval meter, a computing unit, a statically measured angle setting block, and a digital indicator.

Устройство работает следующим образом. Угловые колебания платформы задаются с размахом несколько большим, чем статически измеренный на платформе угол. При этом от каждого из двух зеркал, образующих этот угол, на выходе автоколлиматора получают по два импульса на каждый канал. Измеряя временные интервалы между этими парами импульсов, с учетом величины статически измеренного на платформе угла с помощью вычислительного блока определяют фактическую амплитуду колебаний платформы. The device operates as follows. Angular vibrations of the platform are set on a scale slightly larger than the angle statically measured on the platform. Moreover, from each of the two mirrors forming this angle, two pulses per channel are received at the output of the autocollimator. By measuring the time intervals between these pairs of pulses, taking into account the magnitude of the angle statically measured on the platform, the actual amplitude of the platform oscillations is determined using the computing unit.

В настоящее время большое внимание уделяется поверке и градуировке средств измерений угловых параметров движения при малых значениях входных измерительных параметров, в частности амплитуды угловых колебаний. Сложность градуировки таких приборов заключается в том, что приборы для измерения амплитуды угловых колебаний одновременно должны обладать высокой чувствительностью, иметь большой амплитудный диапазон и обладать высокими динамическими свойствами, т. е. способными работать в широком частотном диапазоне. Currently, much attention is paid to the calibration and calibration of measuring instruments for angular motion parameters at low values of the input measuring parameters, in particular the amplitude of angular oscillations. The difficulty in calibrating such instruments lies in the fact that instruments for measuring the amplitude of angular oscillations must simultaneously have high sensitivity, have a large amplitude range and have high dynamic properties, i.e., they can operate in a wide frequency range.

При разработке такого средства измерений необходимо учитывать еще одну важную особенность при градуировке, которая заключается в том, что средство измерений при таких динамических измерениях не должно быть чувствительно к линейным перемещениям. Это ставит перед заявителем задачу проведения градуировки с использованием автоколлимационной измерительной системы, свободной от указанных недостатков. When developing such a measuring instrument, it is necessary to take into account one more important feature during calibration, which consists in the fact that the measuring instrument for such dynamic measurements should not be sensitive to linear displacements. This sets the applicant the task of graduation using an autocollimation measuring system, free from these shortcomings.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что устройство для градуировки средств измерений угловых параметров движения, содержащее поворотную платформу для установки градуируемого прибора, укрепленные на платформе зеркала, автоколлиматор с фотоэлектрическим преобразователем, индикатор и привод платформы, снабжено вторым фотоэлектрическим преобразователем, идентичным первому, светоделителем, расположенным на выходе автоколлиматора, усилителем и масками фотоприемников упомянутых фотопреобразователей, выполненными в виде клиновидных марок, при этом выходы фотоприемников подключены к входу усилителя по дифференциальной схеме. The essence of the invention lies in the fact that the device for calibrating measuring instruments for angular motion parameters, comprising a rotary platform for installing a calibrated device, mounted on a mirror platform, an autocollimator with a photoelectric converter, an indicator and a platform drive, is equipped with a second photoelectric converter identical to the first, a beam splitter, located at the exit of the autocollimator, an amplifier and photodetector masks of said photoconverters made in ide wedge-shaped brands, while the outputs of the photodetectors are connected to the input of the amplifier in a differential circuit.

Это позволяет при использовании в автоколлимационной измерительной системе масок фотоприемников, имеющих клиновидную форму и включенных на вход усилителя по дифференциальной схеме, при угловых колебаниях платформы оптический сигнал, сформированный в виде светлого штриха, подавать на входы фотопреобразователей, перемещать по клиновидным маскам фотоприемников и преобразовывать в электрические сигналы, пропорциональные углу поворота платформы. Обе маски фотоприемников установлены таким образом, что при движении платформы в одну сторону выходной сигнал с выхода одного фотоприемника увеличивается, а с выхода другого фотоприемника - уменьшается. За счет разностного сигнала значительно увеличивается чувствительность измерительного устройства и, тем самым, обеспечивается измерение оптических сигналов, соответствующих угловым колебаниям платформы малых значений, начиная от порога чувствительности измерительного устройства и до значений, соответствующих линейной части клиновидных масок. Применяя сменные объективы автоколлиматор с нормированными параметрами, обеспечивается измерение в широком диапазоне угловых колебаний платформы. This allows for the use of wedge-shaped masks of photodetectors in the autocollimation measuring system and connected to the amplifier input according to a differential circuit, when the platform is angularly vibrating, the optical signal generated in the form of a light dash can be applied to the photoconverter inputs, moved along the wedge-shaped masks of photodetectors, and converted into electrical signals proportional to the angle of rotation of the platform. Both photodetector masks are installed in such a way that when the platform moves in one direction, the output signal from the output of one photodetector increases, and from the output of the other photodetector it decreases. Due to the difference signal, the sensitivity of the measuring device is significantly increased and, thus, the measurement of optical signals corresponding to the angular oscillations of the platform of small values is ensured, starting from the sensitivity threshold of the measuring device and to the values corresponding to the linear part of the wedge-shaped masks. Using interchangeable lenses with an autocollimator with normalized parameters, measurement is provided in a wide range of angular oscillations of the platform.

На чертеже представлена схема заявляемого устройства для градуировки средств измерений угловых параметров движения. The drawing shows a diagram of the inventive device for calibration of measuring angular motion parameters.

Устройство содержит поворотную платформу 1 с посадочным местом 2 для установки градуируемого прибора, зеркала 3, укрепленные на платформе 1, автоколлиматор 4, дополнительно снабженный светоделителем 5, фотопреобразователи 6, состоящие из фотоприемников 7 и клиновидных масок 8, дифференциальный усилитель 9 и индикатор 10. The device comprises a rotary platform 1 with a seat 2 for installing a graduated device, mirrors 3 mounted on the platform 1, an autocollimator 4, additionally equipped with a beam splitter 5, photo converters 6, consisting of photodetectors 7 and wedge-shaped masks 8, a differential amplifier 9 and an indicator 10.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед вводом устройства в режим колебаний производится юстировка измерительной системы автоколлиматора 4 в исходном положении. Для этого зеркало 3 на платформе 1 устанавливается по нормали к оптической оси автоколлиматора 4. При этом луч света в форме светлого штриха (поперечное сечение), отраженный от зеркала 3, проходит через автоколлиматор 4, расщепляется на два равных световых потока и поступает на клиновидные маски 8 на средние их части, одинаково засвечивая фотоприемники 7 таким образом, что на их выходе появляются электрические сигналы одинакового потенциала, которые поступают на вход дифференциального усилителя 9. При этом в статическом положении платформы 1 сигнал на выходе дифференциального усилителя 9 близок к 0. Before entering the device into oscillation mode, the measuring system of the autocollimator 4 is aligned in the initial position. To do this, mirror 3 on the platform 1 is installed normal to the optical axis of the autocollimator 4. In this case, the light beam in the form of a light bar (cross section) reflected from the mirror 3 passes through the autocollimator 4, splits into two equal light fluxes, and enters into wedge-shaped masks 8 to their middle parts, equally illuminating the photodetectors 7 in such a way that electrical signals of the same potential appear at their output, which are fed to the input of the differential amplifier 9. Moreover, in the static position of the platform 1 Igna at the output of the differential amplifier 9 is close to 0.

При колебаниях платформы 1 луч света в форме светлого штриха отражается от зеркала 3 и через автоколлиматор 4 поступает на клиновидные маски 8, сориентированные таким образом, что при угловом движении платформы 1 в одну сторону на одном выходе фотоприемника 7 электрический сигнал возрастает, а на другом фотоприемнике 7 - уменьшается в пределах зоны линейного изменения ширины клина у масок 8. При этом сигнал на выходе дифференциального усилителя 9 изменяется от 0 до максимального значения пропорционально амплитуде угловых колебаний платформы 1. When the platform 1 is oscillating, a light ray in the form of a light dash is reflected from the mirror 3 and through the auto-collimator 4 it enters the wedge-shaped masks 8, oriented in such a way that when the platform 1 is angled in one direction, the electric signal increases at one output of the photodetector 7, and at the other photodetector 7 - decreases within the zone of linear changes in the width of the wedge of the masks 8. The signal at the output of the differential amplifier 9 varies from 0 to a maximum value in proportion to the amplitude of the angular oscillations of the platform 1.

Заявляемое техническое решение позволяет измерять малые амплитуды колебаний платформы примерно на два порядка меньше, чем у прототипа, за счет использования автоколлимационной измерительной системы, содержащей клиновидные маски фотоприемников, выходы которых подключены к входу усилителя по дифференциальной схеме. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 473952, кл. G 01 P 21/00, 1975. The claimed technical solution allows to measure small amplitudes of platform oscillations approximately two orders of magnitude smaller than that of the prototype, through the use of an autocollimation measuring system containing wedge-shaped masks of photodetectors, the outputs of which are connected to the amplifier input in a differential circuit. (56) 1. USSR author's certificate N 473952, cl. G 01 P 21/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 1196697, кл. G 01 P 21/00, 1985. 2. USSR author's certificate N 1196697, cl. G 01 P 21/00, 1985.

Claims

DEVICE FOR graduation of measuring the angular motion parameters sodepzhat rotatable Platform for installation gpaduipuemogo equipment was installed, ukpeplennye on PLATFORM zepkala, avtokollimatop with fotoelektpicheskim Transmitters, INDICATOR and drive operator Platform, characterized in that it is provided with a second type of fotoelektpicheskim Transmitters identical produced at the first, a beam splitter, see price list at the output of the autocollimator, amplifier and photodetector masks of said photo converters, made in the form of wedge-shaped masks, while the outputs are photo Nicknames are connected to the amplifier input in a differential circuit.