SU1663430A1 - Способ измерени диаметра однородного прозрачного волокна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет автоматического выбора поддиапазона измерений и введени  поправок в результат измерени . Лазер 1 формирует пучок света, направл емый на прозрачное волокно 18. С помощью объектива 2 формируетс  дифракционна  картина, котора  преобразуетс  в электрический сигнал с помощью блока 3 сканировани  и фотоприемника 4. Узел 5 формирует импульсы при прохождении электрического сигнала экстремальных значений. Средний временной интервал между импульсами выдел етс  блоком 6 выделени  интервала времени. Блок 11 вычислени  и индикации вычисл ет приближенное значение диаметра волокна 18, по вычисленному значению которого определ етс  поддиапазон измерени  и величины коэффициентов "A", "B", "C". В найденном поддиапазоне измерени  по сигналу, формируемому датчиком 12 положени , блоком 13 формируетс  строб измерени . С помощью элемента И 16 и блока 17 формируетс  измерительный временной интервал. Уточненное значение диаметра волокна 18 вычисл етс  блоком 11 по выражению, приведенному в формуле изобретени . 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.

Description

о о со

N СО

о

. Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при контроле диаметра различных прозрачных волокон.

Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет автоматического выбора поддиапазона измерений и введени  поправок в результат измерени .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов , формируемых на выходе отдельных узлов устройства.

В табл.1 представлены расчетные значени  коэффициентов а, Ь, с в зависимости от поддиапазона измерений.

В табл. 2 - приведены числовые примеры , показывающие величины углового положени  строба измерений и его угловой величины в зависимости от предварительно вычисленного ориентированного диаметра волокна и поддиапазона измерени .

Устройство, реализующее способ измерени  диаметра однородного прозрачного вволокна, содержит оптически св занные лазер 1, объектив 2, блок 3 сканировани  пол  рассе ни  от измер емого волокна и фотоприемник 4, узел 5 определени  моментов экстремума сигнала, первый блок

6выделени  интервала времени, содержащий узел 7 формировани  сигнала, первый счетчик 8 импульсов, второй счетчик 9 импульсов и генератор 10, блок 11 вычислени  и индикации, датчик 12 положени , блок 13 формировани  строба измерени , содержащий первый программируемый формирователь 14 импульса, второй программируемый формирователь 15 импульса , элемент И 16, второй блок 17 выделени  интервала времени.

Датчик 12 положени  св зан с блоком 3 сканировани , выход датчика 12 положени  соединен с установочным входом первого счетчика 8 импульсов, установочным входом второго счетчика 9 импульсов, первым входом второго блока 17 выделени  интервала времени, управл ющим входом первого программируемого формировател 

14импульса и управл ющим входом второго программируемого формировател 

15импульса, выход фотоприемника 4 соединен с входом узла 5 определени  моментов экстремума сигнала, выход которого соединен с первым входом узла

7формировани  сигнала, входом второго счетчика 9 импульсов и первым входом элемента И 16, выход генератора 10 соединен с вторым входом узла 7 формировани  сигнала, первым входом первого

программируемого формировател  14 импульса , первым входом второго программируемого формировател  15 импульса и вторым входом второго блока 17 выделени  интервала времени, выход узла 7 формировани  сигнала соединен с входом первого счетчика 8 импульсов, выход которого соединен с первым входом блока 11 вычислений и индикации, второй вход

0 блока 11 вычислений и индикации соединен с выходом второго счетчика 9 импульсов , первый выход блока 11 вычислений и индикации соединен с вторым входом второго программируемого формировател  15

5 импульса, третий вход которого соединен с выходом первого программируемого формировател  14 импульса, выход второго программируемого формировател  15 импульса соединен с вторым входом эле0 мента И 16, выход которого соединен с третьим входом второго блока 17 выделени  интервала времени, выход которого соединен с третьим входом блока 11 вычислений и индикации. Измер етс  диаметр

5 волокна 18.

Способ реализуетс  следующим образом .

Монохроматический когерентный пучок света, формируемый лазером 1, на0 правл етс  на контролируемое волокно 18 перпендикул рно его оптической оси. В плоскости анализа с помощью объектива 2 формируют поле рассе ни  от волокна 18. Блок 3 сканировани  осуществл ет ска5 нирование пол  рассе ни  от измер емого волокна, а фотоприемник 4 преобразует распределение освещенности пол  рассе ни  во временной электрический сигнал .

0 При достижении элементом сканировани , вход щим в блок 3 сканировани  пол  рассе ни , положени , соответствующего углу рассе ни  10°, датчик 12 положени  формирует сигнал, который поступает на ус5 тановочные входы первого счетчика 8 импульсов , второго счетчика 9 импульсов, второго блока 17 выделени  интервала времени , привод  их в исходное состо ние, а также на управл ющие входы первого 14 и вто0 рого 15 программируемых формирователей импульсов.

Электрический сигнал, формирующийс  на выходе фотоприемника 4, описывает распределение освещенности в регистри5 руемом поле рассе ни  от волокна 18. Сигнал с фотоприемника 4 поступает на вход узла 5 определени  моментов экстремума сигнала. На выходе узла 5 в моменты экстремума сигнала по вл ютс  короткие электрические импульсы, которые поступают на первый вход узла 7 формировани  сигнала и на вход второго счетчика 9 импульсов . Узел 7 формировани  сигнала формирует интервал времени, соответствующий максимальному числу полупериодов регистрируемой интерференционной картины, который заполн етс  импульсами высокой частоты, поступающими с выхода генератора 10. Первый счетчик 8 импульсов преобразует количество этих импульсов в позиционный код.

На выходе счетчика 9 формируетс  кодова  комбинаци , соответствующа  количеству импульсов на выходе узла 5 определени  моментов экстремума в сигнале . Кодовые комбинации с выходов первого 8 и второго 9 счетчиков импульсов поступают на первый и второй соответственно входы блока 11 вычислений и индикации. Использу  эти данные, блок 11 вычислений и индикации рассчитывает усредненное значение интервалов времени Дт.Ср, сформированных в узле 7 формировани  сигнала . В блоке 11 вычислений и индикации осуществл етс  вычисление приближенного значени  диаметра волокна с помощью выражени 

п,к

ОЛР АЬ

где Dnp приближенное значение диаметра волокна;

К - коэффициент пропорциональности;

а) - углова  скорость сканировани  дифракционной картины;

AtCp - усредненное значение интервалов времени между минимумами дифракционной картины.

В соответствии с вычисленным усредненным диаметром волокна 18 в блоке 11 вычислений и индикации осуществл ютс  определение поддиапазона измерений и вычисление коэффициентов а, Ь, с, соответствующих вычисленному поддиапазону измерений, а также вычисление начала и окончани  строба измерени  по выражению

ti, 2

-Ь - b2 - 4а (с - Dnp ± 0.4)

2а

где ц, t2 - моменты начала и окончани  строба измерений;

а, Ь, с - коэффициенты, значени  которых определ ютс  вычисленным поддиапазоном измерений;

Dnp - вычисленное приближенное значение диаметра волокна 18.

На первом и втором выходах блока 11 вычислений и индикации формируютс  кодовые комбинации На первом вьСходе блока 11 вычислений и индикации по в- л етс  кодова  комбинаци , определ юща  начало строба измерений, а на втором его выходе - кодова  комбинаци , определ юща  конец строба измерени  В момент по влени  сигнала на выходе датчика

12 положени  во втором подцикле измерений кодовые комбинации с первого и второго выходов блока 11 вычислений и индикации поступают соответственно на входы программируемых формирователей

14 и 15 импульса и записываютс  в реверсивных счетчиках. С этого момента на реверсивный вход реверсивного счетчика программируемого формировател  14 импульсов поступают импульсы с выхода

генератора 10. В момент обнулени  реверсивного счетчика, соответствующий моменту начала формировани  строба измерений , на выходе программируемого формировател  14 импульса по вл етс 

логический сигнал, который поступает на вход второго программируемого формировател  15 импульса, на выходе которого подобным образом формируетс  временной интервал с момента по влени 

логического сигнала на выходе первого формировател  14 импульса до момента обнулени  реверсивного счетчика в нем.

Данный временной интервал, соответствующий длительности строба измерений,

поступает на второй вход элемента И 16, на первый вход которого поступает сигнал с выхода узла 5 определени  моментов экстремума сигнала На выходе элемента И 16 формируетс  импульс, соответствующий информационному минимуму сигнала , который поступает на вход триггера, вход щего в состав второго блока 17 выделени  интервала времени, перебрасыва  его.

Импульс, формируемый на выходе

триггера, заполн етс  импульсами высокой частоты, поступающими на вход второго блока 17 выделени  интервала времени, количество которых подсчитываетс  счетчиком . Полученна  с выхода второго блока 17 выделени  интервала времени кодова  комбинаци  поступает на третий вход блока 11 вычислений и индикации, где с использованием ранее определенных коэффициентов а, Ь, с и сигнала с выхода блока 17 рассчитываетс  уточненное значение диаметра контролируемого во локна 18 по выражению

Dyr aa At2 -fb wAt + с,

где а, Ь, с - коэффициенты, хран щиес  в блоке 11 вычислений и индикации;

а) - углова  скорость сканировани  дифракционной картины;

At - значение временного интервала, формируемого вторым блоком 17 выделени  интервала времени.

Использование предла1аемого способа позвол ет повысить точность измерений за счет автоматического выбора поддиапазона измерений и введени  поправок в результат измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  1. Способ измерени  диаметра одно- родного прозрачного волокна, заключающийс  в том, что направл ют на волокно перпендикул рно его оси монохроматический пучок света и получают дифракционную картину, сканируют формируемую дифракционную картину с фиксированного начального угла с одновременным преобразованием распределени  интенсивности в дифракционной картине в электрический сигнал, определ ют интервалы времени меж- ду минимумами электрического сигнала, по усредненному значению которых вычисл ют приближенное значение диаметра волокнах помощью выражени 

   0Пр

   К

   wAtcp

   где Dnp - приближенное значение диаметра волокна;

   К - коэффициент пропорциональности;

   (а- углова  скорость сканировани  дифракционной картины;

   Atcp - усредненное значение интервалов времени между минимумами электрического сигнала,отличающийс  тем, что,-с целью повышени  точности измерений , перед измерением разбивают диапазон измерени  диаметра волокна на р д поддиапазонов, дл  каждого поддиапазона измерени  вычисл ют коэффициенты а, Ь, с параболического уравнени 

   . i « /

   -а г D CVIHH + С, где D - диаметр волокна;

   а, Ь, с - коэффициенты, значени  которых определ ютс  вычисленным поддиапазоном измерени ;

   - углова  координата информационного минимума дифракционной картины ,

   по вычисленному приближенному значению диаметра волокна вычисл ют поддиапазон измерени , формируют строб измерени , начало и окончание которого определ ют по выражению

   t1,2

   -Ь - Ур7- 4а (с - Dnp ± 0,4)

   2а

   15 0 25

   0

   где ti, т.2 - моменты начала и окончани  строба измерени ;

   Dnp - вычисленное приближенное значение диаметра волокна, измер ют интервал времени от начала сканировани  диффракционной картины до момента формировани  минимума электрического сигнала, наход щегос  в стробе измерени , а по измеренному интервалу времени вычисл ют уточненный диаметр волокна, использу  выражение

   At2 +bu)At +c.

   где DyT - уточненный диаметр волокна; At- интервал времени от начала сканировани  дифракционной картины до момента формирвани  электрического сигнала, наход щегос ) в стробе измерений .

   2, Способ по п. 1,отличающийс 

   тем, что дл  волокон с диаметром 5-48 мкм сканирование дифракционной картины осуществл ют в диапазоне углов 10-30° относительно направлени  распространени  монохроматического пучка света, а коэффициент К устанавливают равным:

   ,16 при шAtcp : 1,1, ,42 при ujAlcp 1 ,1.

   50

   Таблица 1

   Таблица 2