SU1415063A1

SU1415063A1 - Волоконно-оптический преобразователь перемещений

Info

Publication number: SU1415063A1
Application number: SU843814945A
Authority: SU
Inventors: Михаил Андреевич Федоров; Сергей Алексеевич Макитрин; Андрей Валентинович Данилов; Сергей Петрович Мерзляков
Original assignee: Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1984-11-19
Filing date: 1984-11-19
Publication date: 1988-08-07

Description

flt

4аь СП

о

Од

00

Изобретение относитс к измери:-- тельной технике и может быть использовано дл создани преобразователей линейных перемещений с заданным динамическим диапазоном и погрешностью измерени

Целью изобретени вл етс -повышение точности и расширение диапаМультивибратор 1 генерирует сигналы пр моугольной формы С пр мого и инверсного выходов мультивибратора 1 сигналы поступают на управл гацие входы управл емых источников 3 и 7 Тока, первой и второй группы 2 и 6, что вызьшает периодическое включение определенных значений тока соот

25

зона измерений за счет синтеза задан-ю ветствующих светодиодов 4 и 8. Свето- ной характеристики преобразовател . На фиг, 1 представлена структурна

I схема волоконно-оптического преобразовател перемещений; на фиг„ 2 структурна оптическа схема преоб- t5

разовател ; на фиг. 3 - зависимости функции преобразовател составл ющих, полученных при использовании одного

I приемного световода и световодов,поIдающих оптическое излучение, располо-20

;женных на различных рассто ни х от

Iприемного, а также зависимости функ:ции преобразовател дл весовой всех подающих и одного приемного световода; на фиг о 4 - зависимость

относительных значений токов свето диодов , оптически сопр женных с све:товодами ,расположенными на различных

рассто ни х от приемного световода.

Волоконно-оптический преобразователь перемещений, содержащий мультивибратор 1, исто,чник излучени евето- водной системой, состо щей из первой группы 2, включающей п-цепочек из управл емых источников 3 тока, свето-v- диодов 4 и световодов 5, второй группы 6, включающей п-цепочек из управл емых источников 7 тока, светодиодов 8 и световодов 5 Преобразователь содержит также приемник излуче- о ни с световодной системой, выполненной , в виде приемного световода 9 и фотодиода 10, и соединенные прследр-. вательно усилитель 11, каскад 12с управл емой инверсией и фильтр 13 ниж- них частот (ФНЧ)„ Вход управлени каскада 12 соединен с пр мым выходом мультивибратора 1 и с входами источников 3 первой группы 2, а инверсный выход мультивибратора 1 соединен с источниками 7 второй группы 6 Световоды 5 групп 2 и 6 и приемный световод 9 расположены в виде линейки над исследуемым объектом 14.-При этом каждый из светодиодов 4 или 8 в совокупности с фотодиодом 10 представл ет элементарный преобразователь

Преобразователь работает следующим образом

диоды 4 и 8 первой и второй группы 2 и 6 оптически сопр жены с световодами 5 и на В1 1ходе их формируетс световой поток в виде импульсного сигнала, который, отразившись от по- вер сности объекта 14, попадает на фотодиод 10, который оптический сигнал преобразует в электрический и затем после усилител 11 сигнал подаетс на каскад 12 с управл емой инверсией , с которого сигнал поступает на ШЧ 13 Поскольку частота среза ФНЧ 13 значительно ниже частоты переключени мультивибратора 1, то функци преобразовани определ етс средним суммарным током всех светодиодов 4 и 8 (первой и второй группы 2 и 6 управл емых источников тока)„ Поэтому среднее значение напр жени 3Q и . на выходе ФНЧ 13 пропорционально линейной зависимости от измер емого перемещени h, т.е h. Выходное напр жение и. пропорциональное среднему значению суммарной мощности, реализуемой синтезируемой композиционной структуры, волоконно-оптического преобразовател равно

и,

ое

dP. d.

О

С-Р,

01

(1)

С;

ui

50

55

где Р- - суммарна мощность оптического излучени , принима фотодиодом; весовые коэффициенты; оптическа мощность отдельных составл ющих композиции светодиодов 5; коэффициент пропорциональности .

Весовые коэффициенты С; оцтичес- кой мощности отдельных составл ющих композиции светодиодов 5 выбираютс в зависимости от рассто ний от соответствующего подающего световода 9 до выбранного световода 5 по среднему значению тока светодиода 1, На фиг. 4 представлена зависимость

ОСр

f(n).

(2)

ветствующих светодиодов 4 и 8. Свето-

диоды 4 и 8 первой и второй группы 2 и 6 оптически сопр жены с световодами 5 и на В1 1ходе их формируетс световой поток в виде импульсного сигнала, который, отразившись от по- вер сности объекта 14, попадает на фотодиод 10, который оптический сигнал преобразует в электрический и затем после усилител 11 сигнал подаетс на каскад 12 с управл емой инверсией , с которого сигнал поступает на ШЧ 13 Поскольку частота среза ФНЧ 13 значительно ниже частоты переключени мультивибратора 1, то функци преобразовани определ етс средним суммарным током всех светодиодов 4 и 8 (первой и второй группы 2 и 6 управл емых источников тока)„ Поэтому среднее значение напр жени и . на выходе ФНЧ 13 пропорционально линейной зависимости от измер емого перемещени h, т.е h. Выходное напр жение и. пропорциональное среднему значению суммарной мощности, реализуемой синтезируемой композиционной структуры, волоконно-оптического преобразовател равно

dP. d.

О

С-Р,

01

(1)

С;

ui

ОСр

f(n).

(2)

IOCP

i; /I

макс

I. I MQICC

относительные значени токов свето- диодов 4 и 5; среднее значение тока светодиода А или 8;

максимальное значение тока светодиода;

nl/dg - относительное рассто ние от каждого световода 5 до приемного световода 9; , djj - диаметр световода, причем все световоды как подающие излучение каскада 12, так и приемный выполнены одного диаметра ,

На фиг, 3 представлены зависимос- й f(nin) дл различных значеп , где m h/dg - относительное чение . рассто ни до „контролируеповерхности объекта 14, и зависи 0 Р02 РОЗ Po

1, I .1 .1 .1

ч

мость Ugg l (m), полученна путем весового суммировани (1) элементарных зависимостей f (mn) в результате реализации синтезированной композиции.

в двухканальном преобразователе перемещений наибольшей линейностью обладает участок зависимости 15 10 UQ, f, (m) дл n - О от а до J при, т, и m о Несмотр на то, что погрешность нелинейности не превышает 5%, динамический диапазон рабочего участка от т, до ffij недостаточный и

15 не позвол ет зффективно иетюльзовать естественную характеристику элементарного двухканального преобразовател ,

Предлагаемый преобразователь имеет суммарное относительное напр же- ние Ug и 5/и«акс. Я« U,g - суммарное выходное напр жение; - максимальное суммарное выходное напр жение На рабочем учасгке OS (зависимость 16) динамический диапазон увеличен, а погрешность уменьшаетс .

0 Р02 РОЗ Po t

I .1 .1 .1

.Z

т

Claims

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий источник излучения с световодной системой и приемник излучения с световодной системой, отлич ающийс я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, он снабжен мультивибратором, соединенным последовательно каскадом с управляемой инверсией, вход управления которого соединен с прямым выходом мультивибратора, и фильтром нижних частот, источник излучения с световодной системой выполнен в виде двух групп, содержащих п-цепочек, состоящих из управляемого источника тока, светодиода, подключенного к нему, и световода, управляемые источники тока первой группы подключены к прямому выходу мультивибратора, а второй группы - к инверсному, приемник излучения с световодной системой выполнен в виде приемного световода и фотодиода, установленного на его выходном конце, фотодиод соединен с информационным выходом каскада с управляемой инверсией, излучающие световоды групп и приемный световод расположен в виде линейки.

SU „ 1415063

Μ15063