SU1481596A1 - Устройство дл измерени перемещений объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем повышени  коэффициента преобразовани  устройства. Пучок излучени  от источника 1 излучени  отражаетс , затем делитс  светоделителем 3 на два пучка, в каждом из которых на линейном участке гауссовой кривой распределени  интенсивности излучени  установлено по паре фотоприемников 4,5 и 6,7 на рассто нии D друг от друга. В измерительной схеме измер етс  крутизна преобразовани  первого и второго потоков и величина смещени  этих потоков относительно первоначального положени . Затем по данным измерительной схемы в блоке 18 вычислени  определ ют величины линейного и углового перемещений объекта, которые отображаютс  на блоке 19 индикации. 3 ил.

Description

1

У

Изобретение откоситс  к измерительной технике и может использоватьс  дл  измерени  параметров вибраций различных объектов.

Цель изобретени  - повышение точности измерений путем повышени  коэффициента преобразовани  устройства.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - схема расположени  фотоприемников относительно гауссовой кривой распределени  интенсивности излучени  вдоль диаметра светового п тна и получени  выходных сигналов; на фиг„ 3 - схема блоков вычислени .

Устройство содержит оптически св занный источник 1 излучени , отражатель 2 и светоделитель 3, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 фо- топриемники, измерительную схему, состо щую из двух измерительных каналов , первый канал состоит из блока 8 суммировани , последовательно соединенных блока 9 разности, аттеню- атора 10, масштабного усилител  И, блока 12 делени , выход блока 8 суммировани  соединен с вторым входом блока 12 делени , второй измерительный канал состоит из блока 13 сумми- ровани , последовательно соединенных блока 14 разности, аттенюатора 15, масштабного усилител  16, блока 17 делени , выход блока 13 суммировани  соединен с вторым входом блока 17 делени , последовательно соединенные блок 18 вычислени  и блок 19 индикации . Выходы первого 4 и второго 5 фотоприемников подсоединены соответственно к первым и вторым входам блоков суммировани  8 и разности 9 первого измерительного канала, а выходы третьего 6 и четвертого 7 фотоприемников подсоединены соответственно первым и вторым входам блоков суммировани  13 и разности 14 второго измерительного канала. Выходы блоков 12 и 17 делени  подсоединены соответственно к первому и второму входам блока 18 вычислени .

Последний содержит первый блок 20 разности, на первый блок которого подаетс  сигнал А,, а выход его соединен с входом первого аттенюатора 21, второй блок 22 разности, на первый вход которого поступает сигнал Аа, а на второй А,, выход второго блока 22 разности последовательно через второй аттенюатор 23 и масштаб

д д 5

0

ный усилитель 24 подключен к второму входу первого блока 20 разности (фиго 3). Кажда  пара фотоприемников 4, 5 и 6,7 один от другого разнесены на базовое рассто ние d (фиг. 2), кажда  пара фотоприемников 4,5 и 6,7 установлена на рассто ни х L1 и LЈ, соответственно, от светоделител  3 (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучени , формируемый источником 1 излучени , направл етс  на отражатель, св зываемый с объектом . Отраженный пучок делитс  светоделителем 3 на два пучка, в каждом из которых на линейном участке гауссовой кривой распределени  интенсивности излучени  установлены по паре фотоприемников 4,5 и 6,7 (фиг. 2) на базовом рассто нии d между фотоприемниками в паре, при этом D - диаметр светового п тна, х - текущее рассто ние от центра светового п тна, Uq,n (x) - величина сигнала на выходе каждого фотоприемника в зависимости от х0

Сигнал с первого фотоприемника 4 поступает на первые входы блока 9 разности и блока 8 суммировани  Сигнал с второго фотоприемника 5 поступает на вторые входы блока 9 разности и блока 8 суммировани . Разностньй сигнал с выхода блока 9 разности ослабл етс  аттенюатором 10 в d раз и далее поступает на вход масштабного усилител  11, где усиливаетс  в 2 раза и поступает на первый вход блока 12 делени . На второй вход блока 12 делени  поступает суммарный сигнал с выхода блока 8 суммировани  о С выхода блока 12 делени  первого канала сигнал поступает на первый вход блока 18 вычислени . На второй вход последнего поступает аналогичный сигнал с второго канала . С первого выхода блока 18 сигнал , пропорциональный линейному перемещению , поступает на первый вход блока 19 индикации, а с второго выхода блока 18 сигнал, пропорциональный угловому перемещению, поступает на второй вход блока индикации.

При линейно-угловых перемещени х отражател  2 на входе блока 18 формируютс  сигналы, пропорциональные линейному и угловому перемещени м и рассто нию от каждой пары фотопри51

емников 4,5 и 6,7 до светоделител  3. Сигнал на выходе каждого фотоприемника пропорционален относительному смещению А светового п тна на плоскости фотоприемника и крутизне S преобразовани : Ug,n A-S, где S Ы1фп/лх - коэффициент преобразовани , равный отношению приращени  AUcpn напр жени  на выходе фотоприемника к величине АХ относительного смещени  светового п тна на плоскости фотоприемника, вызывающий это смещение .

Использование блока 8 (13) суммировани  сигналов фотоприемников позвол ет увеличить чувствительность оптико-электронного измерител  вибраций .

Действительно, дл  линейного участка гауссовой кривой распределени  интенсивности по диаметру светового п тна дл  первого и второго фотоприемников канала можно записать

(х1 и°Фп« +

uTniW + Vх

где U0(pn4 ,

U - величина сигнала в точке установки фотоприемников о Дл  суммарного сигнала

Us(x) U0(pn4 + и0фпа + ч + (S, + S4)Ax.

Дл  однотипных фотоприемников но обеспечить условие S S S, да

U(x) U0 + 2Sux,

где

05 офш осрп .

Коэффициент преобразовани  по суммарному каналу в 2 раза больше, чем в известном:

S fiEl . 2S. К х

Таким образом, чувствительность устройства увеличиваетс  за счет увличени  крутизны преобразовани  фотоприемника .

Величина коэффициента преобразовани  зависит от мощности излучени , диаметра светового п тна, рас-

815966

сто ни  между объектом и фотоприем- ником. Изменение одного из указанных факторов вли ет на точность измерени  параметров вибраций. Дл  повышени  точности измерений в устройстве крутизна преобразовани  измер етс  автоматически и учитываетс  при вычислении перемещений.

Ю Кажда  пара фотоприемников 4,5 и 6,7, расположенных на базовом рассто нии d один от другого и размещенных на линейном участке гауссовой кривой преобразовани , позвол ет

15 формировать сигнал, пропорциональный крутизне преобразовани , который поступает на первый аттенюатор 10 и далее усиливаетс  масштабным усилителем 11 в 2 раза, чтобы соответ2о ствовать крутизне преобразовани :

с 00-0 - ифП5 Ь - ЈЪ - i-.

2а

С выхода масштабного усилител  1I 25 сигнал поступает на первьй вход блока 12 делени , на второй вход которого поступает сигнал иф„4 + + . На выходе блока 12 формируетс  сигнал

30А UE ( + Uq nffld

s; ()2

который поступает на первый вход блока 18 вычислени . На второй вход блока 18 вычислени  по второму измерительному каналу амплитуды смещени  светового п тна на плоскости фотоприемников 6 и 7, расположенных. на рассто нии L2 от светоделител  3, 4Q поступает аналогично сигнал

35

д - ElUs .Ei.-i-HfEiLL.l

  ъ /ГГ

2(ит„б - V,

)

В блоке 18 формируютс  сигналы, 4с пропорциональные х-линейному и ft-угловому виброперемещению, и подаютс  на входы блока 19 индикации:

А h

Л ( П т Т

х Lil-IiJL.

л о „;-i

V -arete A2.-A-i « 2arCtg L4- L La-L4

где А - величинасмещени  светового

п тна нарассто нии h, от

объекта;

А - величинасмещени  светового

п тна нарассто нии hz от . объекта;

ot - угол падени  пучка лучей

на отражающий элемент; h - .j- I.4 - оптическа  разность хода лучейо

Блок 18 вычислени  работает следующим образом„

Разностный сигнал А4- А 4 с выхода второго блока 22 разности ослабл етс  вторым аттенюатором 23 в 2 (L2- L,) раз и поступает на второй вход блока 19 индикации и на вход масштабного усилител  24, где усиливаетс  в 4 раза и подаетс  на второй вход первого блока 20 разности.

Разностный сигнал

А т А ,

с выхода первого блока 20 разности ослабл етс  первыми аттенюатором 21 в 2 h и об раз и в виде сигнала х подаетс  на первый вход блока 19 индикации о В последнем осуществл етс  индикаци  х-линейной и J -угловой составл ющей перемещени 

Таким образом, в предлагаемом устройстве повышаетс  чувствительность за счет увеличени  коэффициента преобразовани  фотоприемников по суммарному каналу

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  перемещений объекта, содержащее источник излучени  с гауссовским распределением интенсивности в поперечном сечении пучка излучени , установленные последовательно по ходу пучка излучени  отражатель, св зываемый с

   объектом, светоделитель, предназна- ченный дл  разделени  отраженного пучка излучени  на два световых потока , первый и второй фотоприемники, установленные по ходу первого светового потока на рассто нии L от светоделител , третий и четвертый фотоприемники , установленные по ходу второго светового потока на рассто нии Lu от светоделител , последователь5 но соединенные измерительную схему, блок вычислени  и блок индикации, фотоприемники расположены первый от второго, третий от четвертого на базовом рассто нии d, отличао ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности измерений, измерительна  схема выполнена в виде двух измерительных каналов, каждый из которых состоит из соединенных после5 довательно блока разности, аттенюатора , масштабного усилител  и блока делени , блока суммировани , выход которого соединен с вторым входом блока делени , выходы первого и вто0 рого фотоприемников соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока суммировани  и блока разности первого измерительного канала , а выходы третьего и четвертого фотоприемников - с первыми и вторыми входами блоков суммировани  и блока разности второго измерительного канала .

   5

   1иФ11()

   Ul(X)

   ифпъМ

   Фиг. 2