SU1483255A1 - Фотоэлектрический датчик перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  объекта, имеющего отражающую поверхность. Цель изобретени  - повышение чувствительности - достигаетс  за счет увеличени  амплитуды сигнала путем суммировани  сигналов оптических каналов при сохранении компенсации помех, вызванных температурной нестабильностью фотоприемников и излучателей. Световые пучки излучателей 1,5, промодулированные сигналом с разными фазами, отража сь от объекта, попадают на фотоприемники 4,8, амплитуда выходных сигналов которых несет информацию о величине перемещени . Сигналы с выходов фотоприемников 4,8 суммируютс  с сигналом от генератора 9. Фазометр 14 вычисл ет разность фаз полученных сигналов, по которой суд т о величине перемещени . 2 ил.

Description

ОД

4оо со

ГчЭ

ел

СЛ

фиг. 1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  перемещени  объекта , имеющего отражающую поверхность.

Цель изобретени  - повышение чувствительности фотоэлектрического датчика перемещений - достигаетс  за счет увеличени  амплитуды сигнала путем суммировани  сигналов оптических каналов при сохранении компенсации помех, вызванных температурной нестабильностью фотоприемни- ков и излучателей.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема фотоэлектрического датчика перемещений; на фиг. 2 - векторна  диаграмма сигналов, формируемых на входах фото- приемников.

Фотоэлектрический датчик перемещений содержит оптически св занные первый оптический канал, состо щий из первого излучател  1, первого подвод щего световода 2, первого отвод щего световода 3, первого фо- топриемника 4, второй оптический канал, состо щий из второго излучател  5, второго подвод щего световода 6, второго отвод щего световода 7, второго фотоприемника 8, генератор 9, первый фазовращатель 10, вход которого соединен с генератором 9, а выход - с первым излучателем 1, второй фазовращатель 11, вход которого-соединен с генератором 9, а выход - со вторым излучателем 5, первый сумматор 12, первый вход которого соединен с выходом генера- тора 9, а другой вход - с выходом фотоприемника 4, второй сумматор 13, первый вход которого соединен с выходом генератора 9, а второй вход - с выходом фотоприемника 8 фазометр 14, входы которого соединены с выходами сумматоров 12 и 13.

Фотоэлектрический датчик перемещений работает следующим образом.

Генератор 9 осуществл ет модул цию светового потока первого излучател  1 через фазовращатель 10, а второго излучател  5 через фазовращатель 11.

Фазовращатели 10 и 11 задают углы между фазой сигнала генератора 9 и фазой модул ции излучени  первого излучател  1-фо и между фазой сигнала генератора 9 и фазой модул ции излучени  второго излучател  5-фо соответственно, отличные от 0° и 180° и противоположны по знаку. Дл  обеспечени  максимальной чувствительности и линейности рекомендуетс  выбирать |Ф0| |-ф0 | 145° (определены экспериментально ).

Световые пучки, формируемые излучател ми 1 и 5 направл ютс  через подвод щие световоды 2 и б на отражающую поверхность объекта 15.

При перемещении объекта 15 в направлении , нормальном к торцу датчика, мен ет-- с  интенсивность отраженных световых пучков . Отраженные пучки через отвод щие световоды 3 и 7 поступают на фотоприемники 4 и 8.

На первом 4 и втором 8 фотоприемниках формируютс  сигналы Ј/4 и Us, величина которых зависит от контролируемого перемещени  X, сдвинутые относительно напр жени  генератора 9 на углы фо и фо соответственно.

Выходные напр жени  J и U поступают на один из входов сумматоров 12 и 13 соответственно, на другой вход которых поступает сигнал Ur с генератора.

В сумматорах происходит суммирование векторов Ur и ЈЛ и Us в комплексной плоскости, а именно:

в сумматор е 12:

,+ Ј/4;(1)

в сумматоре 13

Ј/,3 Ј/r+Ј/8,(2)

где U(U)eiff;

U - амплитуда сигнала;

Ф - фаза сигнала.

Из векторной диаграммы (фиг. 2) следует , что при изменении сигналов Ј/4 и Оа мен етс  величина и направление суммарных напр жений и на выходе сумматоров 12 и 13.

На векторной диаграмме сигнал с индексом и соответствует началу диапазона измерени , с индексом к - концу диапазона измерени .

Фаза суммарного сигнала и фаза фи суммарного сигнала относительно фазы напр жени  Ur генератора определ ютс  соответственна

cpl2 arctg,-тттт77-;;

&С05ф0+(Ј/г/Ј/12)

(3)

,51Пф6

9i3 arctgП 7ГГ7ТГ

YЬсо5фо+(иг/и|3

(4)

Выходные напр жени  Ui2 и Ui3 с сумматоров 12 и 13 поступают на входы измерител  разности фаз, на выходе которого напр жени ми и Ј/|з определ етс  разность фаз,  вл юща с  выходным сигналом датчика .

Фаза ф выходного сигнала определ етс  выражением (5)

ЗШфо

Ф ф12+Ф1з агс1 JL+

С05фо+(Ј/г /Ј/12)

50

.   rest-П- -0-

С08фо +()

(5)

При j фо1 |фо ( и Uis выражение (5) примет вид

Ф 2агс1д TJJJ--,(6)

ёС05фо-ИЈ/г/Ј/12)V

Использу  (6), вычисл ют Ј/|2, по величине которого суд т о величине перемещени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоэлектрический датчик перемещений, содержащий два оптических канала, каждый из которых состоит из оптически св занных излучател  и установленных последовательно вдоль светового луча подвод щего у( отвод щего световодов и фотоприемника , генератор, фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с входом излучател  первого оптического канала, и фазометр, отличающийс 

   0

   тем, что, с целью повышени  чувствительности , он снабжен вторым фазовращателем , вход которого соединен с выходом генератора , а выход - с выходом излучател  второго оптического канала, первым и вторым сумматорами, первые входы которых соединены с выходом генератора, а вторые входы соединены с выходами фотоприемников соответственно первого и второго оптических каналов, а выходы сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами фазометра.

   Фиг. 2