110 Изобретш1Ив касаетс устройства цл интерполавдии в периодических распред&литеп х , например интерференциальных:, которые имеютс в оптических измерительных устройствах дл измерени величин: пути, угла, показател преломл&ни , а также производных от них величин силы, давлени , скорости твердости, соотношени компонентов смеси, концент рации в т.д. Особой областью применени устройства вл етсй применение дл интерференциальных измерений, если требуетс очень высока разрешающа способность. Интерпол ционные устройства служат дл разделени периода первичного сигна ла на эквидистантные рассто ни . Лл этого разделени самые известные интерпол ционные устройства требуют два первичных сигнала М., х и X. cos л . При прохожиа1ии через нуль интер; полированных аналоговых сигналов Запус каютс с помошью триггеров импульсы, вследствие чего получаетс эквидистант ное раздел@1ие. Ошибки интерпол ции по вл ютс , если наступаетсмешение прохождений через нуль без изменени измер ем величины. Такие ошибки интерпол ции могут быть вызваны изменени ми параметров пер вичного сигнала: амплитуды, фазы, посто нной составл к цей и спектра. Дл характеристики известных теошических решений привод тс два примера Сетевс интерпол тор ( Johanrisen, ТН.: Zum Verhalten der Signalperioden eines Theodoliten mit elektroop tischer Kreisteilablesung,Universi -1 fo ЛП1 v« 17. .A J«..... tat Bonn, 1967), использует наложение напр же-. , НИИ пе эвичных сигналов {/ и 1/2 и их отрицаний в подход щих сет х на сопротивлени Ех , чтобы из этого получить про хождени через нуль и, таким образом, .точки интерпол ции. Этот интерпол тор пригодез дл малых факторов интерто аии. Изменени амп и-г туды, фазы и посто нной составл ющей вызывают ошибки интерпол ции., Известен также электрсданолучевой интерпол тор, с помошью которого дости гаютс более вь(сокие факторы интерпол ции. {Tr tscher О.: ОЪег Fragen der digitalen WegmeSsung mit fotoelektrischen WegnseBgerMten hoher Auf 16sung , Optik 28, Heft 8, 1968/69; Trotscher 0.: Einrichtung zur Interpolation DE-AS 1266989). Зцесь в основу положен принцип, два на ЭО смещенных первичных сигнала образуют вращакидеес поле с установленным направлением вращени . Напр же-- ни сигналов подаютс на отклон ю ше пластины электронно-лучевой трубки, и полный оборот электронного луча соответ ствует сильно увеличенному периоду растра . Если вместо люминесцентного экрана примен ют провод щие растровые диски, то получают интерполированные выходные сигналы. Эффективность такой схемы ограничиваетс геометрией трубки, ошибками юстировки растровь1х дисков, а также точностью катодной, решетчатой и анодной системы. Изменени амплитуды, фазы и посто нной составл ющей вь;зывают и здесь (D отличии от изобретени ) ошибки интерпол ции. Цель изобретени заключаетс в том, чтобы интерполировать измен ющиес в зависимости от измер емой величины периодические распределени интенсивности с высокой степенью интерпол ции ( 10О), причем затраты технических приборов не завис т от высоты степени интерпол ции, а работоспособность независима от вида периодического распределени ,. Устройство функционирует безошибочно и в том случае, если измен етс дифференциальное значение между максимальной и минимальной интенсивностью (при интерференциальных распределени х дифференциальное значение между максимальной и минимальной интенсивностью облучени ), как и абсолютное значение ин- тенсивности (при интерференциальных рас- пределени51х абсолютное значение интенсивности облучени -) периодического рас-- е пределени . Хот приблизительные значени (импульсы грубого регулировани ) и интерполированные точки значени (импульсы точного регулировани ) образуютс отдельно в раздельных системах, за счет соответствующей логической операции, даже при относительно большой неопределенности расположени импульсов грубого регулировани :(неопределенность при включении включающего фронта импульса) происходит безошибочное суммирование импульсов грубого и точного регулировани . Нар ду с возможностью достижени высокой степени интерпол ции можно уотанавливать любую степень интерполйции простым образом, В основу изобретени положена зацача создани интерпол ционного устройства, которое на основе измен ющихс в посто нной зависимости от измер емой велимилы распределений интенсивности интер пол ции при сравнительно малых затратах технических приборов и высокой нацежкости в эксплуатации. Такие периодические распределени интенсивности выступают, например, в интерференциальных измерительных устройствах . Так можно посредством распо ложени интерферометра, который использует интерференции одинаковой толщины , проводить измерение длин. Если оба интерферометрических зеркала образу ют маленький угол и одно зеркало измен ет свое положение в направлении света, параллельно самому себе, тогда возникает такое периодическое распреде ление интенсивности. Здесь изменение интерференциального пор дкового числа вл етс точной мерой дл измер емой величины. Рассто ние между двум со седними максимумом и минимумом соот ветствует одному пор дку. Дл определени изменени измер емой величины надо определить предназначенное количество целых пор дков и дробных час/ей. Количество целых пор дков представл ет собо в этом случае приблизительное значение, а остающиес дробные части - точное значение. Таким образом, в этом случае приблизительное значение - целое кратаое одного пор дка. Конечно, можно выбрать такое сопротивление, что приблизительное значение соответствует целому кратному любого значени пор дка. Поставленна цель достигаетс тем,. что к фотоэлектрическим считывак цвм элементам, в частности к фотоэлёктр ческим приемникам, подключают оаив уси литепь. один триггер,один счетчик грубо го отсчета и одну след щую логическую схему. Другой триггер включаетс между усилителем и след щей логической схемой Необходимые контакты соединены с ограничительной логической скемой.св занной со след щей логической схемой. К след щей логической схеме присоедин етс схема управлени двигателем. Схема управлени двигателем соедйь н етс с двигателем, снабженным передачей . Кроме того,предусматривают ходовой винт и деталь с внутренне резьбой между передачей и контактами. 1 412 К цифровой систе у1е кзмере11;ш цлины илд утла подключаетс счетчик точного отсчета . Обработка сигналов между считыванием и индикацией измер емой величины выполн етс следующим образом. Фотоэлектрические считывающие элементы , например фотоэлектрические приемники , которые считывают распределение интенсивности k началу, после или во . врем измерени , поворачиваютс друг к другу относительно картины распределени интенсивности так, что считывают; щие элементы позиционируютс в определенных положени х относительно опр&деленных эквидистантных исходных точек I распределени интенсивности. Такими оп- определенными эквидистантными, исходными точками могут быть сами максимуме и минимумы или любые точки, котррые выбираютс на посто нном расхзто нвм от них. Считьшающие элементы служат, вопервых , в соединении со счетчиком, который следует назвать счетчиком грубого отсчета, дл определени приблизительного значени , а, во-вторых дл след щего управлени . Посредством этого управлени считывающие элементы привод тс в определенное положение относительно эквидн стантных исходных точек. Эти положени называют местами слеже и . Отно-сйтельный путь, проход щий во врем процесса слежени между считывающими .эло ментами и картиной распределени интеН сивности, можно измерить посреаством известных приборов дл измерени длины или утла. Если измер ют относительнь1й путь, например инкрементально, то регистрируютс соответствующие точному значению импульсы, далее называемые точными импульсами, в следукицем счетчике, так называемом счетчике точного отсчета. Однозначную взаимосв зь между приблизительным значением (так называемые грубые импульсы) и точным значением ( точные импульсы) - как при ошибочном положении вклю1чаюше о фронта импульса гак и бесперебойную работу в любой об ласти измерени достигают следующим образом. Предполагают, что между двум cooedними местами слежени находитс Л1р6ое отличное от нул посто нное количество грубых импульсов. Количество точных импульсов . , кото рые соответствуют одному грубому им-, пульсу, получаетс при делении количества точных импульсов f , которые соот ветствуют рассто нию между двум со сеаними местами слежени , на количество грубых импульсов X, которь:е имеюп с между соседними местами слежени , т.-е.„ , f LN . . G/ X При определении napasvievpOB устройст ,. тветственных за создание грубых им: ульсов и мест слежени , надо учитыват требование, чтобы допустима область положени грубых импульсов, котора получаетс за счет неопределенности включающих фронтов импульсов, и до- „ пустима область, результирующа с из неопределенности слежени в определенных местах слежени , не перекрывались. Грубые и точные импульсы считываютс в зависимости от направлени . Знак, с которым точные импульсы должны складыватьс с грубыми импульсами дл образовани результата измерени , получаетс из с едукнцего определени : управл етс система слежени при опре деленном относительно участка картины распредело1ии интенсивности так, что по вл ютс позитивные грубые импульсы а все точные импульсы, поступающие при этом направлении управлени , счи- тают отрицательными и наоборот. Так как после или во врем изм&нени измер емой величины, когда до стигнуто одно из соседних мест слеже ни , либо сумме грубых импульсов внутр области слежени дает О и регистриру етс значение слежени (количество точ ных импульсов), либо из суммы всех грубых импульсов, котора представл ет значение, соответствующее рассто нию между двум соседними местами слежен вычитаетс значение слежени , и происх дит безошибочна индикаци . При этом безразлично, в каком из соседних мест слежени происходит слежение . Благопри тные соотношени относительно времени слежени получают, если приблизительно в середине между двум соседними местами слежени принимают рещение подойти, к левому или правому месту слежени . При соответственно мёдл«1ном изменени измер емой величины может наступить случай, когда механическа часть след щего устройства, котора несет все считывающие элементы, имеет синхронный ход с движением смшцени распределени интенсивности. Но, так как участок изоСражени распределени интенсивности ограничен относительно поверхности, то считывающие элементы выход т из участка изображени . В этом случае область изменени была бы ограничена размер-;1.,и участка изображени . Область измерени можно любым образом расширить, если разместить ограничительные KOHTaE fbij которые вызывают, то, что механическа часть след щего устройства, котора несет считывающие элементы, отводитс назад почти до середины участка изображени . Во BJзeм отвода назад след щее уп- равление блокировано. После отвода назад включаетс управление ограничени и снова запускаетс механизм слежени . При этом неважно точное положение контактов . Это воздействие извне, которое обуславливает локальное перемещение считывающих элемен.тов после или во врем изменени значени измерени , не вли ет на правильную индикацию знач&ни измерени , так как во врем процесса управлени регистрируютс также значени в счетчика точного отсчета с обратным знаком, как и значени в счет чике грубого отсчета, и исключаетс вли ние управлени при образовании ре« зультатов измерени . На фиг. 1 приведена принципиальна схема дл осуществлени способа; на фиг. 2 - последовательность сигналов. К четырем фотоэлектрическим прием никам 1 (фиг. 1) попарно дифференциального включени подключаютс усилитель 3, триггер 4, счетчик 8 грубого отсчета и след ща логическа схема 7. Триггер 5 соедин етс как с усилителем 3, т1к и со след щей логической схемой 7. Контакты 16-18 подведены к ограничительной логической схеме 6, св занной со след щей логической схемой 7. След ща логическа схема 7 уплавлеет двигателем Ю, к которому присоединен двигатель 11. Передача 12, св занна с двигателем 11, соединена с ходовым винтом 13 и деталью 14 с внутренней резьбой. Кроме того, к цифровой системе измерени длины и угла подключаетс счетчик 9 точного отсчета. Устройство работавт следующим об- разом. Четыре фотоэлектрических приемника 1 считывают интерференционную картину 2. Положение четырех приемников (фиг.2а) определ етс с помощью двигател Ц, передачи 12, ходового винта 13 и уста ноБОчного элемента 14 с внутренней резьбой, в котором жестко прикреплены поступательно передвигаемые приемники На фиг, 2в показаны поступившие с приемников 1 и усиленные усилител ми 3 напр жени U и U . Характеристики напр жени , представленные (фиг. 2в) получаютс при смешении интерференционной картины 2 при изменении измер емсй величины. Напр жени преобразуют с в пр моугольные сигналы посредством триггеров 4 и 5. С триггера 4 поступа ют последовательности сигналов, служащие дл грубого счета (фиг. 2с), При этом целые периоды считывают с только на отрицательных включающих фронтах сигнала х-. Количество импуль сов, подсчитанных таким образом,счетчи ком 8 грубого отсчета, представл ет приблизительное значение. Триггер 5, состо щий из дврс ступеней сравнени , преобразует сигнал U последователь ности сигналов Xj и-х. (фиг. 2 ). Со ответственно (фиг. 2 ) места слежени обозначены состо нием. 1. Дл ограничени области слежени установочный элемент 14с внутренней резьбой, контакты 16 и 17 расположены на концах облас ти. Если приводитс в действие боковой контакт 16 и 17, то логическа схема ограничени со значе нием сигнала yif- L( управл ет перемен , щением в направлении середины области слежени установочного элемента 14 с внутренней резьбовой. Выходной сигнал логической схем 6 ограничени принимает значение О. и логическа схема 6 ограничени отключаетс , если установочный элемент 14 с внутренней резьбой находитс в середине области, т.е. если приведен в аействие контакт 18. В логической схеме 7 с в. жени сигналы ..,,x логически...преобразуютс в сигналы х, и хп, причем X, означает левый хрц детали 14 с внутренней резьбой, а х jj - правый ход детали 14 с внутренней резьбой, (фиг.20 е, f) следующим образом - Y2 При X Xj х. - U деталь 14 с внутренней резьбой останавливаетс на месте слежени . Выходные сигналы логическое схемы 7 слежени управл ют двигатель 11 посредством управлени двигателем Ю. Вращение двигател 11 переноситс с помощью передачи 12 и ходового винта 13 на фиксированную от поворота деталь 14 с внутренней резьбой, котора движет с поступательно. Дл определени веп чины поступательного движени , которое практически представл ет точное значение , вращательные движени ходового винта 13 преобразуютс инкрементал ным датчиком 15 с ротационным принципом действи в точные импульсы. Точные импульсы регистрируютс в счвтч чике 9 точного отсчета с правильными знаками. Зризнано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демокраи т чвской Реснублик ,
Апплитуда
Нипрвжение