SU1133483A1 - Устройство дл измерени диаметра волокна - Google Patents

Устройство дл измерени диаметра волокна Download PDF

Info

Publication number
SU1133483A1
SU1133483A1 SU823507041A SU3507041A SU1133483A1 SU 1133483 A1 SU1133483 A1 SU 1133483A1 SU 823507041 A SU823507041 A SU 823507041A SU 3507041 A SU3507041 A SU 3507041A SU 1133483 A1 SU1133483 A1 SU 1133483A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
voltage
amplifier
input
pulse
Prior art date
Application number
SU823507041A
Other languages
English (en)
Inventor
Борис Александрович Староверов
Юрий Васильевич Закорюкин
Виталий Вацлавович Кашин
Юрий Ильич Недранец
Геннадий Сергеевич Добров
Геннадий Александрович Федосеев
Original Assignee
Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина
Предприятие П/Я А-3531
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина, Предприятие П/Я А-3531 filed Critical Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина
Priority to SU823507041A priority Critical patent/SU1133483A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1133483A1 publication Critical patent/SU1133483A1/ru

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ H3MEPEIiKH ДИАМЕТРА ВОЛОКНА, содержащее излучатель , сканирующую систему, фотоэлемент с усилителем и измеритель длительности импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измереннп, оно снабжено соединенными последовательно амплитудным детектором и делителем напр жени  На два,компаратором, инвертирующий вход которого соединен с выходом делител  напр жени  на два, неинвертирующий вход.- с выходом усилител , подключенного к ин юрмационному входу амплитудного детектора, одновибратором, вход которого соединен с выходом компаратора и входом измерител  длительности импульсон, выход - с входом сброса амплитудного детектора, а усилитель вьтолнен инвертирующим.

Description

I. Изобретение относитс  к измерительь/ой технике и может быть исполь зовано в производстве искусственно . го волокна, кабел , проволоки. Известно устройство дл  измерени диаметра волокна, содержащее.излучатель , сканирующую систему, фотоэлемент с усилителем и измеритель длительности импульсов I 1. Недостатком известного устройств  вл етс  низка  точность измерени  из-за погрешности, обусловленной не стабильностью излучател  или чувствительности элементов схемы обработ ки сигнала. . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  те что устройство дл  измерени  диамет ра волокна, содержащее излучатель, сканирующую систему, фотоэлемент с усилителем и измеритель длитель ности импульсов, снабжено соединенными последовательно амплитудным детектором и делителем напр жени  н два, компаратором, инвертирующий вход которого соединен с выходом де лител . . напр жени  на два, неинвертирующий вход -. с выходом усилител  I подключенный к инфо)мационному вход амплитудного детектора, одновибрато ром, вход которого соединен с выходом компаратора и входом измерител  длительности импульсов, выход - с входом сброса амплитудного детекто-. ра, а усилитель выполнен инвертирующим . На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - ди rpai-iMa элементов cxehttj; на фиг.З и 4 - процесс образовани  импульса на выходе фотоэлемента-. Устройство дл  измерени  диаметр волокна содержит излучатель I, сканирующую систему, состо щую из зеркальной призмы 2, установленной с возможностью вращени , и линзы 3 (сканируетс  волокно 4 ), линзу 5, фотоэлемент 6 с усилителем 7, соеди ненные последовательно амплитудный детектор 8 и делитель 9 напр жени  на два, компаратор 10, инвертирующий вход которого соединен с делителем 9 напр жени  на два, неинверт рующий - с выходом усилител  7, одновибратор 11, выход которого соеди иен с входом сброса амплитудного детектора 8, информационный вход ко торого св зан с усилителем 7, изме3 .2 ритель 12 длительности импульса, вход которого и вход одновибратора 1 соединены с выходом компаратора 10. Устройство работает следующим образом . Световой от излучател  1 развертываетс  в пределах угла cL за счет вращени  зеркальной призмы 2. Луч попадает на линзу 3, котора  обеспечивает параллельное его перемемещение . Линза 5 фокусирует перемещающийс  луч на фотоэлементе 6. При пересечении лучом волокна 4 (фиг . ) в промежуток времени i - t. (фиг.2) уменьшаетс  световой поток, попадающий на фотоэлемент 6 и соответственно снижаетс  напр жение на его выходе U, , а на выходе усилител  7 переменного тока, усиливающего и инвертирующего переменную составл ющую напр жени  с фотоэлемента 6, по вл етс  нарастающее напр жение Uy, образуетс  передний фронт импульса. Если этот импульс первый после включени  устройства . в работу, то в этом случае к моменту t близко к нулю, соответственно на вьгходе делител  9 напр жени , уменьшающего напр жение амплитудного детектора 8 в два раза, также имеетс  нулевое напр жение U. Поэтому при по влении напр жени  на выходе усилител  7 в момент tj, срабатывает компаратор 10, так как на инвертирующий его вход в момент t подаетс  нулевое напр жение делител  -9, на неинвертирующий вход компаратора 10 поступает увели 1ивающеес  напр жение Uy с выхода усилител  7. На выходе компаратора по вл етс  импульс и, по переднему фронту которого одновибратор 1 формирует на своем выходе короткий импульс Кдц, подаваемый на вход сброса амплитудного детектора 8. Этот импульс сброса в дальнейшем используетс  дл  установки нулевого напр жени  на выходе амплитудного детектора 8. Но окончании импульса сброса Удц в момент t напр жение на выходе амплитудного детектора 8 повтор ет напр жение на выходе усилител  7 до максимального (амплитудного ) значени  (промежуток времени ) соответствующего полному перекрытию (затемнению) сканирующего светового луча измер емым объектом волокном 4, MHHHNryMy светового пото ка, падающего на фотоэлрмент 6, а также минимуму напр жени  на его выходе. С моментаt сканирующий луч выходит из пересечени  с волокном и перекрываетс  им все в меньшей степени, увеличиваетс  свето вой поток, падающий на фотоэлемент растет напр жение на его выходе, уменьшаетс  напр жение на выходе . усилител  7, формируетс  задний У (отре фронт импульса напр жени  U зок ij - ij). При уменьшении напр же ни  и на выходе усилител  7 напр же ни  3 выходе амплитудного детектора 8 измен етс  и остаетс  равным aмплитyднo y значению напр жени Uy. Соответственно напр жение (J на выходе делител  9 равно половине амп литудного значени  напр жени  U на выхйде усилител  7 (отрезок -tj - -t ) При уменьшении напр жени  на выходе усилител  7 до половины амплитудного значени  (момент i) сравниваютс  на пр жени  на входах компаратора iO, он срабатывает, на его выходе формируетс  задний фронт импульса напр жени  Уц. При следующем пересечении волокна 4 сканирующим лучом на выходе усилител  7 вновь формируетс  импульс напр жени  i . Когда напр жение на выходе усилител  7 достигает половины а1-1Ш итудн6го значени , срабатывает компаратор 10, на его в ходе формируетс  передний фронт импульса напр жени  U (момент t ), коротким импульсом с одновибратора напр жение на выходе амплитудного детектора 8 сбрасываетс  до нул , а затем возрастает, повтор   возраста щее напр жение на выходе усилитеп  до амплитудного его значени . К моменту начала снижени  напр жени  О на выходе усилител  7 напр жение вьпсоде ам1глитудного детектора 8 равно максимальному, значению напр жени  и , а напр лсение на вьп-соде дел тел  9 - половине его. При снижении напр жени  на выходе усилител  7 до половины его амплитудного значени  срабатьтает компаратор 10 и на его выходе формируетс  задний фронт импульса напр жени  U. Итак, на выходе компаратора 10 сформировалс  импульс с длительностью i (фиг.2), равный времени, вртечение которого напр жение на выходе усилител  7 превышает половину своего амплитудного значени . Этот пр моугольный импульс напр жени  UK с выхода компаратора 10 пода 3 - етс  на вход измерител  12 /ичительности импульсов. При снижении мощности сканирующего луча из-за нестабильности излучател  I уменьшаетс  пад.)щий световой поток, снижаетс  амплитуда импульсов с фотоэлемента 6 и выхода усилител  7 (момент t, ) В момент if, на. компараторе 10 происХОДИТ сравнение напр жени  на выхо7 с половиной прежнего де усилител  аг-гплитудного значени  (до уменьшени  светового потока), далее на выходе амплитудного детектора 8 устанавливаетс  напр жение,равное новому амплитудноь{у значению напр жени  на выходе усилител  7, и половине этого напр жени  - на выходе делител  9 (момент t&), длительность пр моугольных им т;шьсов, формируемых в дальнейшем компаратором, снова равна времени , в течение которого напр жение на выходе усилител  7 превышает половину своего амплитудного значени . Задержка установлени  напр жени  Уд на инвертирующем входе компаратора 10, соответствующего изменившемус  амплитудному значению импульса с выхода усилител , не превышает пе- . риода измерени .. . Таким образом, устройство обеспечивает измерение дпительности импульса с выхода усилител , представл }ощего теневое изображение волокна, на уровне половины его амплитудного значеии  независимо от изменений амплитудд этого импульса. Целесообразность измерени  длительности импульса, иа уровне, равном половине его e afIлитyды (т.е. иа его середине), моиет быть по снена ка примере сканировани  тонким световым лучом (диаметр d луча меньше диаметра волокна D) непрозрачнсгго волокна. При анализе примем следующие допущени : мСэщкость излучени  равномерно распредел етс  по всей площади луча;  ли ние  влений, обусловленных волновыми свойствами света , не учитываетс . Существует линейна  зависимость между напр жением на выходе фотоэлемента и световым потоком падаюп его на него луча , а также напр жением на вьпсоде усил;5тел . Пусть луч ;иаматром d движетс  со скоростью V к волокну диаметром D (фиг.З). Пока луч не пересек волокно , напр жение на выходе фотоэлемента огфедел етс  полным светевым потоком луча э . где - световой поток сканирующег луча, лм; ;( - чувствительность фотоэлеме та, В/лм. В момент i (фиг.З) луч начинает пересекатьс  волокном. Далее часть луча перекрываетс  волокном, уменьш етс  световой поток, падающий на фо тоэлемент, и с -шжаетс  соответствен но его выходное напр жение: иф,.Ф-ли . При указанных допущени х изменен напр жени  ли  1редел етс  площадь луча, перекрытой волокном: где ТГг обща  плоа1адь луча; радиус луча; йЗ - площадь луча, перекрыта  волокном. Напр жение на выходе усилител  и., К--ди ,(2) где К - коэф()ициент усчлени  усилител . В некоторый текущий момент -t пл щадь луча, перекрыта  волокутом, рав на площади сегмента ВАС (фиг.З, заштрихована ): ЛЗ --- ( d - sin оС), d где - радиус сканирующего луча дентром 0; . fL - угол ШС. Радиус ОЛ (фиг.З) совпадает с на прашЕпием перемещени  луча, он пе пендикул рен продольной оси волокна и границе волокна ВС. ОА делит угол сС пополам. ; arccos 2 г .гссо5 (-n)-s..ccos(± После преобразований получаем з кон изменени  напр жени  на выходе усилител  7 в пределах импульса (t, t tj): ( b Г/ r-x -Stn|2arc№s(y , CM где (t - t). В момент t (х г, At tg t ---). когда центр луча .0 пересекает край волокна, перекрыта половина площади светового луча, изменение напр  сени  на фотоэлементе и напр жени  на выходе усилител  достигает половины амплитудного значени : Б момент tj() луч полностью перекрыт, световой поток, падающий на фотоэлемент минимален и определ етс  засветкой от посторонних источников: U,(t,).U,,, К71ф . световой поЗатем до момента t ТОК, падающий на фотоэлемент, и напр жение на выходе усилител  неизменны . Далее (отрезок Ц-t) образуетс  за,дний фронт импульса, процесс аналогичен описанному, но протекает в обратном пор дке. Рассмотрим ошибку измерени  длительности импульса, обусловленную нестаб1-шьностыо порога срабатывани  измерител  длительности импульса , (в описанном устройстве компаратора): где tTU - погрешность порога срабатывани ; -г- скорость изменени  напр жени  на выходе усилител  во врем  образовани  фронта импульса. Коэффициент, равный двум, учитывает , что ошибка измерени  возникает нг обоих фронтах импульса. Очевидно, функци  (5) имеет минимум при максимальном значении (-:-). Найдем значение U, соответствующее мaкcи fyмy (ТГ) Име  в виду, что (t-t), можно записать: l..v 1 cJt dT Таким образом, минимум Л в в раженни (5) определ етс  максимум ( -Н--)ах Итак, дл  отыскани  уровн  нап жони  и, на котором погреп1ность измерител  длительности (компарат ра) сли дает минимальную ошибку в измерении длительности., найдем d U:, рую производную и приравн е Очевидно 7 при х г , т учитыва  выражение (4 ), при Погрешность от разброса (нестаб ности) уровн  срабатьгаани  измерител  длительности (компаратора) да наименьшую ошибку в измерении длительности импульса при услозш, чт длительность импульса измер етс  н уровне, равном половине амплитуды и.-шульса. Длительность фронта и;-шульса f.A t,-t (фиг.З) зависит от диаметра сканирующего луча: tф d/v. Длительность импульса, замеренна  на уровне его середины (полсви ны амплитудного значени ), не ззви сит от диаметра луча и определ етс  временем движени  центра луча О (фиг.З) от одного кра  волокна, до другого Гф D/V. 838 Длитслыюст импульса, замеренна  на уропне вершины имиульса мин У основани  импульса . а также на любом уровне, кроме середины импульса V(f, (фиг.З), -зависит от диаметра сканирующего луча: -(.4i.-i.U -i 1,-21-(5-Ч1 ..c44(V)). )° На фиг.А приведены диаграммы импульса при одинаковых мощност х (световых потоках), но разных диаметрах луча., сканирующего одно и то же волокно Д -:аметром D. Очевидно, при d О, „„„ Гф 2 D разность замеренных на разных уровн х длительностей вызываетс  конечнь, размерами луча . При смещении волокна на край зоны сканированна  фронты импульса станов тс  более пологньш, вследствие увелкчели  д аметра .луча изза кесорерэонства оптики, в частности ликзы 3 (фиг.1). Измерени  длительности на уровне, отличном от середины н;--:пульса, доют-погрешность, пропорциональную изменению диаметра сканирующего луча. На фиг,2 видно, что длительность и a yльcs с фотоэлемента, замереннг  на уровне его середкйы, ке заЕисит от амплитуды этого импульсг . ЗследстЕме этого изменение ннтенсквкости излучател  .и изменение чувствительности фотсэлен-э.мта не БЛИ- ют на точность измера к  диаметра волокна. Таким образон. тз реэзльтате применени  предлагаемого устройства устран етс  погрсч1нос-гь измерени  диа .sтpг воло-;нг, зызванк-ай нестабилькостью нзлучате.Ш, кестабильностью чувствите.лькости фотоз енента, меньшаетс  погреп:кость, Бызванна  разбросом noiriora срабатывани  изерител  длительности (компаратора), стран етс  погрешностьj вызванна  епосто нство.ч диаметра луча в зое сканирован5 Я; что D целом повыает точность из1-герени  диаметра олокна.
Фиг.2
T.jty...-g)pyai/y.iJ4i.m.4, ,.11
и.
Фиг.4

Claims (1)

  1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ВОЛОКНА, содержащее излучатель, сканирующую систему, фотоэлемент с усилителем и измеритель длительности импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьг- шения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно амплитудным детектором и делителем напряжения И а два,компаратором, инвертирующий вход которого соединен с выходом делителя напряжения на два, неннвертирующий вход,- с выходом усилителя, подключенного к информационному входу амплитудного детектора, одновибратором, вход которого соединен с выходом компара-. тора и входом измерителя длительности импульсов, выход - с входом сброса амплитудного детектора, а усилитель выполнен инвертирующим.
    Г” Φυι f кешй со ФО
    GO GO
    1 .1133483
SU823507041A 1982-10-27 1982-10-27 Устройство дл измерени диаметра волокна SU1133483A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823507041A SU1133483A1 (ru) 1982-10-27 1982-10-27 Устройство дл измерени диаметра волокна

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823507041A SU1133483A1 (ru) 1982-10-27 1982-10-27 Устройство дл измерени диаметра волокна

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1133483A1 true SU1133483A1 (ru) 1985-01-07

Family

ID=21034188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823507041A SU1133483A1 (ru) 1982-10-27 1982-10-27 Устройство дл измерени диаметра волокна

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1133483A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4215908A1 (de) * 1992-05-14 1993-11-18 Ubbo Prof Dr Ricklefs Optische Einrichtung zur Bestimmung der Größe von Partikeln

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Устройство допусковое измерительное, Л., JJOMO, 1977. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4215908A1 (de) * 1992-05-14 1993-11-18 Ubbo Prof Dr Ricklefs Optische Einrichtung zur Bestimmung der Größe von Partikeln

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3988726A (en) Infrared intrusion detection apparatus
US3886360A (en) Infrared intrusion detection apparatus
US6288775B1 (en) Lightwave distance measuring apparatus and method
JPS5942834B2 (ja) ドプラ−レ−ダ装置
GB1560450A (en) Suspended particle detector
US4151415A (en) Active imaging system using variable gate width time programmed dwell
US4025796A (en) Photoelectric instrument for measuring the length of an object
GB1260394A (en) Improvements in or relating to optical lens systems
US3617755A (en) Apparatus for locating and measuring the beam-waist radius of a gaussian laser beam
JPS601590B2 (ja) 光パルスの走行時間測定の原理によるレ−ザ距離測定装置
SU1133483A1 (ru) Устройство дл измерени диаметра волокна
US4566809A (en) Infra-red radiation temperature measurement of a moving wire
JPH06160033A (ja) 直径計測方法
US3612885A (en) Gaussian laser beam-waist radius measuring apparatus
CN208045929U (zh) 一种使用“飞行聚焦”产生太赫兹波的系统
US4176954A (en) Equipment for measuring the length of dielectric elements transmitting optical frequencies
CN110196107A (zh) 一种太赫兹线宽测量装置及方法
JPS6150245B2 (ru)
US3001079A (en) Optical devices for producing parallel beams
KR890003028B1 (ko) 광섬유를 이용한 펄스파조정장치
SU676961A1 (ru) Способ оптического зондировани атмосферы
SU1427246A1 (ru) Устройство дл измерени индикатрис рассе ни света
GB908030A (en) Improvements in or relating to range-finders
SU1270707A1 (ru) Устройство дл измерени скорости потока
SU1017980A1 (ru) Устройство дл определени границ интерференционных полос