SU1325299A1 - Photoelectric displacement transducer - Google Patents
Photoelectric displacement transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1325299A1 SU1325299A1 SU853953826A SU3953826A SU1325299A1 SU 1325299 A1 SU1325299 A1 SU 1325299A1 SU 853953826 A SU853953826 A SU 853953826A SU 3953826 A SU3953826 A SU 3953826A SU 1325299 A1 SU1325299 A1 SU 1325299A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- bridge
- bridge circuit
- measurement
- circuit
- differential
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл измерени перемещений с помощью фотопотенциометров. Цель изобретени - повыщение точности измерений за счет устранени случайных погрещностей, обусловленных неоднородностью проводимости фотопро- вод щего сло . Коммутационный блок 8 имеет возможность соедин ть с вторым выводом 21 первого фотопотенциометра 11 как первый вывод 22 второго фотопотенциометра 12, так и второй его вывод 23. Дифференциальный фотоприемник 3 при этом включен одновременно в первую и вторую мостовые схемы 4 и 6 измерени одновременно . Такое включение фотопотенциометров 11, 12 в мостовую схему 4 измерени позвол ет сравнивать их характеристики и учитывать относительные неоднородности проводимости фотопровод щего сло фотопотенциометров в момент преобразовани положени теневой маски 2. 3 ил. (Л со ел ГчЭ со соThe invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure movements using photopotentiometers. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy by eliminating random faults caused by the non-uniform conductivity of the photoconducting layer. The switching unit 8 has the ability to connect to the second output 21 of the first photopotentiometer 11 both the first output 22 of the second photopotentiometer 12 and its second output 23. The differential photoreceiver 3 is simultaneously included in the first and second measurement bridges 4 and 6. Such inclusion of photopotentiometers 11, 12 into the bridge circuit 4 of measurement makes it possible to compare their characteristics and take into account the relative non-uniformity of conductivity of the photoconductive layer of photopotentiometers at the time of transformation of the position of shadow mask 2. 3 Il. (L So ate GchE So So
Description
Изобретение относитс к области измери- гельной техники и может быть использова- о дл измерени перемещений с помощью фотопотенциометров.The invention relates to the field of measuring technology and can be used to measure displacements using photopotentiometers.
Цель изобретени - повыщение точности измерений за счет устранени случайных погрещностей, обусло 5ленных неоднородностью проводимости фотопровод щего сло фотопотенциометра.The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy by eliminating random faults, due to the non-uniform conductivity of the photoconductive layer of the photopotentiometer.
На фиг. 1 изображена схема фотоэлектрического преобразовател перемещений; на фиг. 2 - принципиальна схема фотоэлектрического преобразовател перемещений при измерении перемещений по одной из осей координат; на фиг. 3 - то же, при проведении коррекции значений выходного сигнала.FIG. 1 shows a photoelectric displacement converter circuit; in fig. 2 is a schematic diagram of a photoelectric displacement transducer when measuring displacements along one of the coordinate axes; in fig. 3 - the same, when carrying out the correction of the output signal values.
Фотоэлектрический преобразователь содержит источник 1 света, последовательно установленные по ходу светового луча теневую маску 2, св зываемую с перемещаю- nuiMCH объектом, дифференциальный фото- н)пемпик 3, включенный в первую мостовую схему 4 измерени с цифровым вольтметром 5 в измерительной диагонали и во вторую мостовую схему 6 измерени с цифровым вольтметром 7 в измерительной диагонали , и коммутационный блок 8.The photoelectric converter contains a light source 1, a shadow mask 2 successively installed along the light beam, associated with a moving nuiMCH object, a differential photo camera), connected to the first bridge circuit 4 with a digital voltmeter 5 in the measuring diagonal and into the second bridge circuit 6 measurement with a digital voltmeter 7 in the measuring diagonal, and the switching unit 8.
Тенева маска 2 содержит равновеликие первый и второй прозрачные участки 9 и 0, выполненные симметричными относительно плоскости, перпендикул рной оси чувствительности дифференциального фотоприемника 3, и имеющие форму пр моуголь}1иков. Дифференциальный фотоприемник 3 выполнен в виде двух фотопотенциометров 11 и 12. Первый фотопотенциометр 11 оптически св зан с первым прозрачным участко.ч 9, второй фотопотенциометр 12 оптически св зан с вторым прозрачным участком 10. Каждый из фотопотенциометров 11 и 12 имеет нанесенные на диэлектрическую подложку 13 резистивные слои 14 и 15 и коллекторы 16 и 17, между которыми расположены фотопровод щие слои 18 и 19. Резистив- пый сло11 14 первого фотопотенциометра 1 имеет выводы 20 и 21, а резистивный слой 15 второго фотопотенциометра 12 имеет выводы 22 и 23.Shadow mask 2 contains equal first and second transparent sections 9 and 0, made symmetrical with respect to the plane perpendicular to the sensitivity axis of the differential photodetector 3, and having the shape of a right angle} 1. The differential photodetector 3 is made in the form of two photo potentiometers 11 and 12. The first photo potentiometer 11 is optically coupled to the first transparent section 9, the second photopotentiometer 12 is optically connected to the second transparent section 10. Each photo potentiometer 11 and 12 has 13 deposited on a dielectric substrate resistive layers 14 and 15 and collectors 16 and 17, between which are located photoconductive layers 18 and 19. Resistive layer 11 of the first photopotentiometer 1 has pins 20 and 21, and resistive layer 15 of the second photopotentiometer 12 has pins 22 and 2 3
На фотопровод щие слои 14 и 15 пе|)- вого и второго фотогютенциометров И и 12 спроецированы первый и второй прозрачные учае1 К11 9 и 10 тепевой маски 2 соотвстст- игнно, представл ющие собой световые зоп- лы 24 и 25.On the photoconductive layers 14 and 15 of the ne |) - and the second photo-potentiometers I and 12, the first and second transparent participants K11 9 and 10 of the thermal mask 2 were projected, respectively, representing light zoply 24 and 25.
Коллекторы 16 и 17 фотопотен1 иометров I 1 и 12 соединены с вольтметром 5.The collectors 16 and 17 of the photo-potentiometer 1 of the I 1 and 12 are connected to a voltmeter 5.
Коммутационный блок 8 имеет два состо ни и обеспечивает включение каждого из двух фотопотепциометров 11 и 12 дифференциального фотоприемника 3 в одно из плеч мостовой схемы 4 измерени . Первый фото- потепциометр 1 1 включен в мостовую схему 4 измерени в качестве первого рабочего плеча, второй потенциометр 12 - в качестве второго рабочего плеча.The switching unit 8 has two states and ensures the inclusion of each of the two phototherapy devices 11 and 12 of the differential photodetector 3 in one of the arms of the bridge measurement circuit 4. The first photo heat meter 1 1 is included in the bridge circuit 4 measurements as the first working arm, the second potentiometer 12 - as the second working arm.
00
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
В первом состо нии вывод 21 фотопотенциометра 11 соединен с выводом 22 фотопотенциометра- 12 (фиг. 2). Во втором состо нии вывод 21 фотопотенциометра 11 соединен с выводом 23 фотопотенциометра 12 (фиг. 3). Во вторую мостовую схему 6 измерени дифференциальный фотоприемник 3 включен посто нно в первое рабочее плечо (фиг. 2 и 3).In the first state, the output 21 of the photopotentiometer 11 is connected to the output 22 of the photopotentiometer-12 (Fig. 2). In the second state, the output 21 of the photopotentiometer 11 is connected to the output 23 of the photo potentiometer 12 (Fig. 3). In the second measurement bridge circuit 6, the differential photodetector 3 is permanently connected to the first working arm (Fig. 2 and 3).
Преобразователь работает следующим образом .The Converter operates as follows.
Д.ЛЯ преобразовани однокоординатных перемещений теневой маски 2 вдоль оси чувствительности дифференциального фотоприемника 3 коммутационный блок 8 должен находитьс в первом состо нии. В этом случае первый и второй фотопотенциометры 1 и 12 дифференциального фотоприемника оказываютс включенными в мостовую схему 4 измерени в качестве переменных резисторов 26 и 27 соответственно.D. To convert one-coordinate movements of the shadow mask 2 along the sensitivity axis of the differential photodetector 3, the switching unit 8 must be in the first state. In this case, the first and second photo potentiometers 1 and 12 of the differential photodetector are included in the bridge measurement circuit 4 as variable resistors 26 and 27, respectively.
Ток по первому фотопотенциометру 1 протекает от вывода 20 по резистивному слою 14 до точки попадани светового зонда 24 на фотопровод щий слой 18, откуда через фотопровод щий мостик поступает на коллектор 16, доходит до фотопровод щего мостика в точке попадани светового зонда 25 на фотопровод щий слой 19, снова поступает на резистивный слой 15, течет до вывода 23 и далее в мостовую схему 4 измерени . Таким образом, участок резистивного сло 14 первого фотопотенциометра И от точки попадани светового зонда 24 до вывода 21 и участок резистивного сло 15 второго фотонотен шометра 12 от точки попадани светового зонда 25 до вывода 23 оказываютс защунтированны.ми через сравнительно низкоомные фотопровод щие мостики и коллекторы 15 и 17. При HepeMenj.eHHH теневой маски 2 измен ютс длина шунтируемых участков резистквных слоев 14 и 15, что приводит к одновременному разнонаправленному изменению на одинаковую величину сопротивлений 26 и 27 (фиг. 2) и, соответственно , выходного напр жени мостовой схемы 4 измерени .The current through the first photopotentiometer 1 flows from the output 20 through the resistive layer 14 to the point of contact of the light probe 24 on the photoconductive layer 18, from where it passes through the photoconductive bridge to the collector 16, reaches the photoconductive bridge at the point of contact of the light probe 25 to the photoconductive layer 19, enters the resistive layer 15 again, flows to pin 23 and further to bridge circuit 4 of measurement. Thus, a portion of the resistive layer 14 of the first photopotentiometer I from the point of contact of the light probe 24 to the pin 21 and a portion of the resistive layer 15 of the second photon tench gauge 12 from the point of contact of the light probe 25 to the pin 23 turn out to be clamped through relatively low-impedance photoconductive bridges and collectors 15 and 17. With HepeMenj.eHHH shadow mask 2, the length of the shunted portions of the resistive layers 14 and 15 is changed, which leads to a simultaneous multidirectional change by the same amount of resistance 26 and 27 (Fig. 2) and, accordingly GOVERNMENTAL, the output voltage of the bridge circuit 4 measurements.
Дл определени наличи под световыми зондами 24 и 25 относительной неоднородности фотопроводимости фотонровод - щих слоев 18 и 19 и введени коррекции в значение выходно1Ч) сигнала мостовой схемы 4 измерени при преобразовании перемещений , коммутационный блок 8 должен находитьс во втором СОСТОЯ1ЩИ. В этом состо нии показани цифрового вольтметра 7 не используютс . Во врем перек.:|ючени световой зонд не перемещаетс .To determine the presence of relative photoconductivity heterogeneity of the photoconductive layers 18 and 19 under the light probes 24 and 25 and to introduce a correction to the output signal 1H of the signal of the bridge circuit 4 measurement during motion conversion, the switching unit 8 must be in the second STATE. In this state, the readings of the digital voltmeter 7 are not used. During the transition: | yueni light probe does not move.
В этом случае первый и второй фотопотенциометры 11 и 12 оказываютс включенными в мостовую схему 4 измерени в качестве двух переменных резисторов 26 и 27 (фиг. 3). Шунтирование резистивного сло 4 первого фотопотенциометра 11 осуществл етс ана. югично. Резистивпый с. юйIn this case, the first and second photo potentiometers 11 and 12 are included in the bridge measurement circuit 4 as two variable resistors 26 and 27 (Fig. 3). The shunting of the resistive layer 4 of the first photopotentiometer 11 is carried out ana. sooooo Resistive with. yu
15 второго фотопотенциометра 12 шунтируетс от точки попадани светового зонда15 of the second photopotentiometer 12 is shunted from the point of contact of the light probe
25на фотопровод щий слой 19 до вывода 22. При перемепдении теневой маски 2 измен етс длина шунтируемых участков резис- тивных слоев 14 и 15, что приводит к одновременному однона;1равленному изменению на одинаковую величину сопротивлений25 on the photoconductive layer 19 to the pin 22. When the shadow mask 2 is interleaved, the length of the shunted portions of the resistive layers 14 and 15 changes, which leads to a simultaneous one-to-one change;
26и 27. При этом коэффициент симметрии мостовой схемы 4 останетс таким же, как и при первом положении коммутационного блока 8. Если значение выходного напр жени вольтметра 5 измен етс , то это свидетельствует о наличии относительной неоднородности фотопроводимости. Неоднородна фотопроводимость в пределах ширины зон- довых областей 24 и 25 приводит к несовпадени м геометрического и электрического центров зонда.26 and 27. In this case, the symmetry coefficient of the bridge circuit 4 will remain the same as in the first position of the switching unit 8. If the value of the output voltage of the voltmeter 5 changes, this indicates the presence of relative non-uniformity of photoconductivity. Nonuniform photoconductivity within the widths of the probe regions 24 and 25 leads to mismatches between the geometric and electrical centers of the probe.
Это про вл етс через изменение относительных сопротивлений рабочих плеч мостовой схемыThis is manifested through a change in the relative resistances of the working arms of the bridge circuit.
Л, AR/R,L, AR / R,
где ДК - часть сопротивлени резистивно- го сло , заключенна между геометрическим и электрическим центрами зонда; R - сопротивление резистивного сло .where DC is the part of the resistance of the resistive layer, concluded between the geometric and electric centers of the probe; R is the resistance of the resistive layer.
Дл наиболее полного устранени вли ни погрешностей на конечный результат измерений должно быть одновременно реализовано не менее трех уравнений, св зыва- юших неизвестные Дь Д2, и входную величину x(t). Входной величиной вл етс относительное из.менение сопротивле11ий плеч мостовой схемыIn order to completely eliminate the influence of errors on the final measurement result, at least three equations must be simultaneously implemented that relate the unknowns D2 to D2 and the input value x (t). The input value is relative. The change in resistance of the shoulders of the bridge circuit
KlEof x(t)KlEof x (t)
Рассматрива режим работы измерительного преобразовател , соответствующего питанию мостовой схемы от источника напр жени и работе на схему с больши.ч входным сопротивлением, имеем функцию преобразовани следующего вида:Considering the operating mode of the measuring converter, which corresponds to the power supply of the bridge circuit from the voltage source and the operation of the circuit with a large input resistance, we have the following conversion function:
ивыхwillows
Up(e.i+ к-2)Up (e.i + k-2)
(Р+1)(Р+1+Р8,-е2)(P + 1) (P + 1 + P8, -e2)
00
5five
У; - показани uiuppoBoro ко.льтмотра ,.;W; - readings of uiuppoBoro of co.
Р - КОЭффиЦНС г OHNiMCrpUn ЮCГ)R - KOEFTsNS g OHNiMCrpUn SUS)
схемы 4 и:ш..рени .schemes 4 and: sh..reni.
Функци ipoo6pa:u)r aiiHH мостслн).: Mhi 6 измерени п первом состо нии тационного блока 8 соответствует преобразовани мостовой схемы с одним рабочим плечом, Величи.на t- 1,)ав11а иу,::(1 вследствие однона|1рав, 1ег.ного перемешсм .н зондов на одинаковую величину. Относительное изменение сопротив.чени рабочпч) плеча равно Ai- А.The ipoo6pa function: u) r aiiHH bridging): Mhi 6 measuring the first state of the tactile block 8 corresponds to the transformation of a bridge circuit with one working arm, Magnitude per t-1) to the auth,: :( 1 due to one-way | The same displacement of probes by the same magnitude. The relative change in the resistance of the working p) arm is equal to Ai A.
Как следует из {1) UP2 дI - AJAs follows from (1) UP2 dI - AJ
-- Р24-1 P2+l+FT(Z7-----Ai ) (3) - P24-1 P2 + l + FT (Z7 ----- Ai) (3)
что эквивалентно уравнениюwhich is equivalent to the equation
л , ( I -г А2l, (I - A2
30thirty
20 где у2 - показа1П Я цифрового о вольтмотра; Pj - коэффиц1 ент С :м етрии мостовой схемы 6 измерени ;20 where u2 is a digital display of a voltmotor; Pj is the coefficient C: the measure of bridge measurement circuit 6;
У«; Y ";
Функци преобразовани мостовой схемы 4 измерени во втором состо нии KONU мутационного блока 8 соответствует ф)::к- ции преобразовани .мостовой схемы с .м рабочими плечами вследстгьнс ра .чо)-;:- правленного перемсшснш-: зоилов. Относительное ii3Mei-ieiiue сопротивлени ncpi -orn рабочего плеча равно Ai, а вго|1о;ч1 .л-.The transformation function of the bridge circuit 4 measurement in the second state KONU of the mutation block 8 corresponds to the bridge circuit with the working arms following the bridge.):; - the corrected translation: zoil. The relative ii3Mei-ieiiue of the resistance of the ncpi -orn of the working arm is equal to Ai, and vgo | 1o; p1 .l-.
Как следует из ( iAs follows from (i
UP,UP,
2525
3535
PI + PH-IPI + PH-I
гдеWhere
УЗ - показани цифровог о 7, что эквн15а.1ент1)KM - digital readings of 7, which is equivalent to 15.1)
4040
(1- -Р|У«;) (l+У jVtli V:(1- -Р | У «;) (l + У jVtli V:
и and
гдеWhere
питани food
где и,, - напр жение источникаwhere and ,, - voltage source
мостовой схемы;В результате решени сисгемы ураиисР коэффициент симметрии моста;ний (2), (4), (6) получено вырГ1ЖС 1ИС the bridge circuit; As a result of solving the system of bridges, the symmetry coefficient of the bridge; (2), (4), (6) was obtained
, f- -- относительные изменени сопро- r, f- - relative changes of resistance
тивлений нлеч мостовой схемы под е (2-f действием входной величины x(t)j Linux -- нанр жен1 е в измерительной диагонали .мостовой схемы. Как следует из выражени (1), в первом состо нии коммутационного блока 8 50 функци преобразовани мостовой схемы 4р.(р,а i -у, ((р. Ц-i)v. Inle of the bridge circuit under e (2-f by the action of the input value x (t) j Linux is nanometric in the measuring diagonal of the bridge circuit. As follows from expression (1), in the first state of the switching unit 8 50, the bridge conversion function 4p. schemes (p, a i -y, ((p. Ci-i) v. I
у,y,
иand
Рз(Рз+1) о1( 2+1)Рз (Рз + 1) о1 (2 + 1)
эквивалентна линейному алгебраическомуequivalent to linear algebraic
уравнениюto the equation
1 - у.Р,) п + ( 1 +yv.) F2+ (1 --Р,у.м|) л I + 1 - y.R,) n + (1 + yv.) F2 + (1 - R, ym |) l I +
+ ()А2 (1+Р|),(2)которое при . I экннвалентни выгде (- Р2 р;55 раженпю+ () A2 (1 + P |), (2) which at. I eqnvalentny vygde (- P2 p; 55 razhenpyu
PI + I V,,2 + V., -- m.jy:4,.PI + I V ,, 2 + V., - m.jy: 4 ,.
y.v,,y.v ,,
иand
i:- и и - 5i: - and and - 5
4,four,
, ((, ((
у,y,
иand
Рз(Рз+1) о1( 2+1)Рз (Рз + 1) о1 (2 + 1)
,2 + V., -- m.jy:i:- и и - 5, 2 + V., - m.jy: i: - and and - 5
4,four,
Р::(1 Н-1)У2 --и1 R:: (1 Н-1) У2 - и1
TjiKnM образом, Ежлючение фотопотоь:- ииомегрои 11 и 12 дифференциального фотоприемника 3 в мостовые схемы 4 и 6 позвол ет сравнивать их характеристики и учитывать относительные неоднородности в момент преобразовани положени теневой маски 2.TjiKnM image, Photostreaming transmission: - 11 and 12 iomegroids of differential photodetector 3 into bridge circuits 4 and 6 allow comparing their characteristics and taking into account relative inhomogeneities at the moment of transformation of shadow mask position 2.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853953826A SU1325299A1 (en) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | Photoelectric displacement transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853953826A SU1325299A1 (en) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | Photoelectric displacement transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1325299A1 true SU1325299A1 (en) | 1987-07-23 |
Family
ID=21197462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853953826A SU1325299A1 (en) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | Photoelectric displacement transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1325299A1 (en) |
-
1985
- 1985-09-11 SU SU853953826A patent/SU1325299A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 868356, кл. G 01 В 21/00, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4158509A (en) | Instrument for measuring lengths | |
CN109458922B (en) | A kind of electrostatic self energizing displacement grid sensor | |
Li et al. | A novel smart resistive-capacitive position sensor | |
CN109470133B (en) | Electrostatic self energizing strains grid sensor | |
Oldfield et al. | A multistate reflectometer | |
GB2226639A (en) | Phase discrimination type electrostatic capacity detector | |
US3249854A (en) | Displacement measuring device | |
SU1325299A1 (en) | Photoelectric displacement transducer | |
US2659862A (en) | Apparatus for electrical measurement of thickness using current ratios | |
CA1264367A (en) | Photo-electric transducer | |
US4697151A (en) | Method and apparatus for testing operational amplifier leakage current | |
SU1350497A1 (en) | Photoelectric displacement converter | |
US3529893A (en) | Photometer with bridge circuit | |
US4645634A (en) | Apparatus for measuring the pitch between adjacent rods in a nuclear fuel assembly | |
JPS61155801A (en) | Compound type semiconductor position detecting element | |
JPH0115085B2 (en) | ||
SU868356A1 (en) | Photoelectric displacement transducer | |
Sienknecht et al. | Determination of the SI volt at the PTB | |
CN105371756B (en) | A kind of wavelength amendment type multiple beam cascade ladder corner reflector laser interferometer and wavelength modification method | |
JP3716308B2 (en) | High resistance measuring method and high resistance measuring apparatus | |
SU998862A1 (en) | Photoelectric displacement converter | |
CN221280482U (en) | Multichannel thermal resistance measuring circuit | |
JPH0354285B2 (en) | ||
WO1991010288A2 (en) | Position sensor | |
SU1154553A1 (en) | Device for measuring temperature |