RU2226670C2

RU2226670C2 - Optical displacement transducer

Info

Publication number: RU2226670C2
Application number: RU2001118311/28A
Authority: RU
Inventors: М.Л. Хазанов; вский А.И. Син; А.И. Синявский; В.П. Польевко; А.А. Андронов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ИМИДИС"
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2004-04-10

Abstract

FIELD: instrumentation, measurement of mechanical stresses in building structures. SUBSTANCE: optical displacement transducer has case housing light source, blind with beveled edge and photoelectric converter presenting strip of photocells. Plane of blind is perpendicular to luminous flux and parallel to plane of strip. Case is anchored on immobile part of object and blind is connected to mobile part and is mounted for translation perpendicular to axis of strip. Axis of strip and edge of blind are arranged at some angle. EFFECT: enhanced measurement precision. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при измерении перемещения подвижных частей объектов, в частности для измерения механических напряжений в строительных конструкциях.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to measure the movement of moving parts of objects, in particular for measuring mechanical stresses in building structures.

Известен оптический датчик перемещений, содержащий корпус для соединения с неподвижной частью объекта, расположенные в нем последовательно источник света, шторку со скошенной кромкой и фотоэлектрический преобразователь, при этом шторка установлена перпендикулярно световому потоку с возможностью перемещения в своей плоскости и соединения с подвижной частью объекта (1).A known optical displacement sensor, comprising a housing for connecting to the fixed part of the object, a sequentially located light source, a curtain with a beveled edge and a photoelectric converter, the curtain being installed perpendicular to the light flux with the ability to move in its plane and connect to the moving part of the object (1 )

Недостатком известного устройства являются высокие требования к стабильности источника света и чувствительности фотоэлектрического преобразователя, т.к. любое изменение этих параметров приводит к искажению результатов измерения. Кроме того, из-за нелинейности характеристики фотоэлектрического преобразователя получается нелинейной и характеристика всего устройства в целом, что сказывается на точности измерений.A disadvantage of the known device is the high requirements for the stability of the light source and the sensitivity of the photoelectric converter, because any change in these parameters leads to a distortion of the measurement results. In addition, due to the non-linearity of the characteristics of the photoelectric converter, the characteristic of the entire device as a whole is nonlinear, which affects the accuracy of the measurements.

Цель изобретения - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Указанная цель достигается тем, что фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде линейки фотоэлементов со схемами управления и считывания информации, шторка установлена с возможностью перемещения перпендикулярно оси линейки, а ее скошенная кромка размещена под углом к указанной оси, при этом плоскости линейки и шторки - параллельны.This goal is achieved by the fact that the photoelectric converter is made in the form of a line of photocells with control circuits and information reading, the curtain is mounted with the ability to move perpendicular to the axis of the ruler, and its beveled edge is placed at an angle to the specified axis, while the plane of the ruler and the curtain are parallel.

На чертеже изображен общий вид устройства.The drawing shows a General view of the device.

Оптический датчик перемещений состоит из корпуса 1, который в процессе измерения соединяется с неподвижной частью объекта.The optical displacement sensor consists of a housing 1, which during the measurement process is connected to the fixed part of the object.

В корпусе 1 последовательно расположены источник света 2, шторка 3 из светонепроницаемого материала и фотоэлектрический преобразователь 4. Шторка 3 установлена перпендикулярно световому потоку от источника света 2 и имеет скошенную кромку 5.A light source 2, a curtain 3 of opaque material and a photoelectric converter 4 are sequentially located in the housing 1. The curtain 3 is mounted perpendicular to the light flux from the light source 2 and has a beveled edge 5.

Фотоэлектрический преобразователь 4 представляет собой линейку фотоэлементов со схемами управления и считывания информации, установленную параллельно шторке 3. Скошенная кромка 5 шторки 3 расположена под углом к оси линейки. При измерениях перемещений шторка соединяется с подвижной частью объекта и перемещается перпендикулярно оси линейки,The photoelectric Converter 4 is a line of photocells with control circuits and reading information installed parallel to the curtain 3. The beveled edge 5 of the curtain 3 is located at an angle to the axis of the ruler. When measuring movements, the curtain is connected to the moving part of the object and moves perpendicular to the axis of the ruler,

Используемая линейка состоит из 2048 фотоэлементов, расположенных в одну линию. Размер каждого элемента 14х14 мкм, а шаг их установки - 17 мкм. В процессе работы со схемы считывания снимается напряжение в виде пачки из 2048 импульсов прямоугольной формы, амплитуда которых зависит от освещенности соответствующих фотоэлементов. Она может изменяться в интервале от 0 до 5 В.The used line consists of 2048 photocells arranged in one line. The size of each element is 14x14 microns, and the step of their installation is 17 microns. In the process, the voltage is removed from the readout circuit in the form of a packet of 2048 rectangular pulses, the amplitude of which depends on the illumination of the respective photocells. It can vary in the range from 0 to 5 V.

Схема считывания представляет собой пороговое устройство со стробированием. Стробирование осуществляется фронтом, расположенным в середине считываемого импульса. Если в момент прихода фронта амплитуда импульса была больше 2.4 В, то считается, что соответствующий фотоэлемент был освещен. В противном случае - нет. Номер первого освещенного фотоэлемента зависит от положения шторки 3 относительно линейки. Именно этот номер и является выходным сигналом датчика. Так, например, если угол между осью линейки и скошенной кромкой шторки 3 равен 45°, то перемещение шторки на 17 мкм относительно линейки приводит к изменению номера первого освещенного фотоэлемента на единицу, т.е. в этом случае цена деления датчика равна 17 мкм. Если при начальной установке датчика номер первого освещенного фотоэлемента был. допустим, равен 1000, а после перемещения оказался 1015, то это значит, что перемещение равнялось (1015-1000) · 17=255 мкм.The readout circuit is a gated threshold device. Gating is carried out by the front located in the middle of the read pulse. If at the moment of arrival of the front the pulse amplitude was greater than 2.4 V, then it is believed that the corresponding photocell was illuminated. Otherwise, no. The number of the first lighted photocell depends on the position of the curtain 3 relative to the ruler. This number is the output signal of the sensor. So, for example, if the angle between the axis of the ruler and the chamfered edge of the curtain 3 is 45 °, then moving the curtain 17 μm relative to the ruler changes the number of the first lighted photocell by one, i.e. in this case, the sensor division price is 17 μm. If during the initial installation of the sensor the number of the first lighted photocell was. let's say it is 1000, and after moving it turned out to be 1015, then this means that the movement was (1015-1000) · 17 = 255 μm.

При уменьшении угла уменьшается и цена деления. В партии опытных образцов датчиков угол между шторкой и линейкой выбирался таким, что цена деления получалась равной 0,3 мкм. При этом характеристика датчика оставалась практически линейной.As the angle decreases, the division price also decreases. In the batch of prototype sensors, the angle between the curtain and the ruler was chosen such that the division price was 0.3 microns. At the same time, the characteristic of the sensor remained almost linear.

Источник информацииSourse of information

1. Прототип: а.с. СССР №375476, кл. G 01 L 11/00, 11.05.1971.1. Prototype: A.S. USSR No. 375476, cl. G 01 L 11/00, 05/11/1971.

Claims

An optical displacement sensor, comprising a housing for connecting to the fixed part of the object, a sequentially located light source, a curtain with a beveled edge and a photoelectric converter, the curtain being mounted perpendicular to the light flux with the ability to move in its plane and connect to the moving part of the object, characterized in that the photoelectric converter is made in the form of a line of photocells with control circuits and reading information, the curtain is installed with the possibility of ne movements perpendicular to the axis of the ruler, and its beveled edge is placed at an angle to the specified axis, while the plane of the ruler and the curtains are parallel.