SU1657957A1 - Устройство дл измерени перемещени объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет определени  направлени  перемещени  относительно начального положени  и повышение точности измерений за счет уменьшени  температурной нестабильности. Источник 1 света формирует поток излучени . Измерительна  решетка и индикаторные решетки модулируют поток излучени  при перемещении подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента 3. Фотоприемники 18-21 преобразуют модулированный поток излучени  в электрический сигнал. На выходе дифференциальных усилителей 22, 23 формируютс  электрические сигналы, сдвинутые один относительно другого ina 90° . Штрихи начала отсчета, нанесенные на подвижный и неподвижный элементы 2, 3, формируют посто нную составл ющую, котора  выдел етс  сумматорами 24,25 и дифференциальным усилителем 26. Сигнал на выходе дифференциального усилител  26 измен ет знак при смещении подвижного элемента 2 относительно начального положени . Амплитудные детекторы 28,27. сумматор 29, регул тор 30 мощности излучени  формируют сигнал управлени  мощностью излучени  источника 1 света, поддержива  неизменной чувствительность устройства . 1 з. п. ф-лы, 4 ил. $0 со С

Description

О

ел Ч

ю ел XJ

1% фуг./

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  перемещени  различных объектов .

Цель изобретени  - расширение функ- циональных возможностей за счет определени  направлени  перемещени  относительно начального положени  и повышение точности измерени  за счет уменьшени  температурной нестабильности.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - расположение штриховых решеток на подвижном и неподвижном элементах (заштрихованы непрозрачные участки); на фиг. 3 и 4 - вре- менные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства при перемещении подвижного элемента.

Устройство содержитчэптически св занные источник 1 света, подвижный и непод- вижный элементы 2 и 3, на подвижный элемент 2 нанесена измерительна  штрихова  решетка 4 и штрихи 5-8 начала отсчета, на неподвижный элемент 3 нанесены четыре индикаторные решетки 9-12, сдвинутые одна относительно другой на четверть периода решетки, и штрихи 13-16 начала отсчета , штрихи 6, 7, 14, 15 начала отсчета и штрихи 5, 8, 13, 16 начала отсчета нанесены попарно симметрично относительно про- дольной оси симметрии измерительной решетки 4, штрихи 6, 14 и 7, 15 начала отсчета смещены на большее рассто ние относительно продольной оси симметрии измерительной решетки 4, чем штрихи 5, 13 и 8, 16, оптическую систему 17, фотоприемники 18-21, выполненные в виде единого четырехквадратного фотоприемника, дифференциальные усилители 22 и 23, входы которых подключены соответственно к фо- топриемникам 18 и 21 и фотоприемникам 19 и 20, сумматоры 24, 25, входы которых подключены соответственно к фотоприемникам 18, 21 и 19, 20, усилитель 26, входы которого подключены к выходам суммато- ров 24 и 25, амплитудные детекторы 27 и 28, входы которых подключены соответственно к выходам дифференциальных усилителей 22 и 23, сумматор 29, входы которого подключены к выходам амплитуд- ных детекторов 27 и 28, регул тор 30 мощности излучени , выход которого соединен с источником 1 света, вход регул тора 30 мощности излучени  подключен к выходу сумматора 29.

Устройство работает следующим образом .

Источник 1 света формирует поток излучени , направл емый на подвижный и неподвижный элементы 2 и 3. При перемещении подвижного элемента 2 измерительна  и индикаторные штриховые решетки, нанесенные на подвижный и неподвижный элементы 2 и 3, мплулируют поток излучени .

Промодулированный по интенсивности поток излучени  переноситс  оптической системой 17 на фотоприемники 18-21. На выходе фотоприемников 18 и 21, 19. и 20 формируютс  сигналы, переменные составл ющие которых формируютс  в противофа- зе, за счет пространственного сдвига индикаторных решеток 10 и 11, 9 и 12 на половину периода решетки.

Посто нные составл ющие сигналов, формируемые на выходе фотоприемников 18 и 21, 19 и 20, вычитаютс  дифференциальными усилител ми 22 и 23. На выходе дифференциальных усилителей 22 и 23 формируютс  информационные сигналы, сдвинутые друг относительно друга на 90°, за счет взаимного пространственного сдвига индикаторных решеток 10 и 11 относительно индикаторных решеток 9 и 12 на четверть периода решеток

Сигналы с выходов дифференциальных усилителей 22 и 23 поступают на выход устройства .

Величина посто нных составл ющих на выходах фотоприемников 18 и 21. 19 и 20 зависит от смещени  штрихов 6. 7 и 5, 8 начала отсчета, нанесенных на подвижный элемент 2 относительно штрихов 14, 15 и 13. 16 начала отсчета, нанесенных на неподвижный элемент 3.

При начальном положении подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента 3 величины посто нных составл ющих , снимаемых с фотоприемников 18. 21 и 19,20, равны. Сигналы с фотоприемников 18.-21 и 19, 20 суммируютс  сумматорами 24 и 25. Сигналы, снимаемые с сумматоров 24 и 25, вычитаютс  дифференциальным усилителем 26. Сигнал, формируемый на выходе дифференциального усилител  26, при нахождении подвижного элемента 2 в начальном положении равен нулю.

Переменна  составл юща  сигналов, снимаемых с фотоприемников 18, 21 и 19, 20, вычитаетс  друг из друга сумматорами 24 и 25, так как переменные составл ющие на выходах соответствующих фотоприемников 18, 21 и 19,20 сдвинуты друг относительно другЭ на 180°.

При смещении подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента 3 на выходе дифференциального усилител  26 формируетс  сигнал начала отсчета соответствующего знака за счет увеличени  или уменьшени  пос го нной составл ющей сигналов , снимаемых с фотоприемников 18 и 19, относительно сигналов, снимаемых с фотоприемников 19 и 20.

Темновые токи, величины которых св заны с изменением температуры, не внос т дополнительной погрешности, так, как их суммы, формируемые на выходе сумматоров 24 и 25, вычитаютс  дифференциальным усилителем 26.

Информационные сигналы, сдвинутые друг относительно друга на 90°, детектируютс  амплитудными детекторами 28 и 27. Сумматор 29 суммирует сигналы, формируемые амплитудными детекторами 28 и 27 Сигнал, формируемый на выходе сумматора 29, зависит от амплитуды информационных сигналов, снимаемых с выходов дифференциальных усилителей 22 и 23, и не зависит от величины темновых токов фотоприемников 18, 21 и 19, 20, так как указанные темно- вые токи вычитаютс  дифференциальными усилител ми 23 и 25.

Значительное подавление переменных составл ющих сигналов, формируемых на выходах дифференциальных усилителей 22 и 23, происходит за счет того, что сигналы, формируемые на выходе амплитудных детекторов 28 и 27, сдвинути друг относительно друга на 180°

Сигнал, пропорциональный мощности потока излучени , формируемого источником 1 света и коэффициентом передачи фотоприемников 18,21 и 19.20, дифференциальных усилителей 22 и 23, амплитудных детекторов 28 и 27 и сумматора 29, поступает с его выхода на управл ющий вход регул тора 30 мощности излучени , где сравниваетс  с опорным сигналом.

Регул тор 30 мощности излучени  формирует сигнал управлени , поступающий на источник 1 света, поддержива  неизменной чувствительность устройства при изменении температуры.

Использование устройства позвол ет расширить функциональные возможности устройства за счет определени  направле- ни  перемещени  относительно начального положени  подвижного элемента и повысить точность измерени  за счет уменьшени  температурной нестабильности.

Claims (2)

1.Устройство дл  измерени  перемещени  объекта, содержащее оптически св занные источник света, подвижный элемент с

нанесенным штрихом начала отсчета и из мерительной решеткой, неподвижный элемент с нанесенным штрихом начала отсчета и четырьм  индикаторными решетками, сдвинутыми друг относительно друга на четверть периода решетки, и четыре фотоприемника , два дифференциальных усилител . входы которых св заны соответственно с первым, четвертым и вторым, третьим фотоприемниками , первый сумматор, входы ко

торого св заны с первым, четвертым фотоприемниками, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  направлени  перемещени  относительно начат,

ного положени , оно снабжено вторым сумматором, входы которого св заны с вто рым и третьим фотоприемниками, третьим дифференциальным усилителем пходы которого подключены к выходам nepnoi и

второго сумматоров, на подвижный и неподвижный элементы нанесены по гри дополнительных штриха начала отсчета, штрихи начала отсчета нанесены попарно симметрично относительно продольной оси симметрии измерительной решетки, первый и четвертый штрихи начала отсчета смещены на большее рассто ние относительно про дольной оси симметрии измерительной решетки , чем второй и третий штрихи начала

отсчета, четыре фотоприемника выполнены в виде единого четырехквадратно 0 фотодатчика .

2.Устройство поп ,отличающее- с   тем, что, с целью повышени  точности

измерений за счет уменьшени  температурной нестабильности, оно снабжено двум  амплитудными детекторами, входы которых подключены к выходам первого и второго дифференциальных усилителей третьим

сумматором, входы которого подкпючены к выходам амплитудных детекторов, регул тором мощности излучени , выход которого соединен с источником света, вход регул тора мощности излучени  подключен к пыходу третьего сумматора.

/1Л-8 -ИП

цъп. ))

 мЩ тк

И

4

TJ I

Й0 1 D

i Т I j-. i

.з

V

. п 1

т

i i

4

TJ I

Ч

D

j-. i

31

г7

Т

L . ... /%

Z.S6IG91

Фиг. 4