Claims (3)
Цель изобретени - повышение точности и расширение диапазона изме30 рени виброперемещений. Указанна цель достигаетс тем, что устройство снабжено блоком формирователей , входы которого подклю чены к линейке фотоприемников, а выходы соединены с входами блока пространственной селекции фотоприемников , в блоке пространственной селекции фотоприемников анализирующий уаел снабжен дополнительно выходом опорного напр жени , сумматор снабжен дополнительно входом опорно го напр жени , подключенным к выходу опорного напр жени анализирующего узла, выход сумматора соединен с входом анализирующего узла, а информационные входы коммутатора по ключены к входу блока. Анализирующий узел состоит из соединенных последовательно реверсивного счетчика, дешифратора, коммутатора , дифференцирующего усилител и компаратора нижнего уровн выходом соединенного с первым входом реверсивного счетчика, к втором входу которого подключен компаратор верхнего уровн , входом соединенный с дифференцирующим усилителем, исто ник опорного напр жени , подключенны к входу коммутатора, второй выход которого, а также выходы дешифратора вл ютс выходами анализирующего уз ла. Блок формирователей содержит нели нейные усилители, входы которых вл ютс входами блока формирователей а вЕлходы - выходами этого блока. На фиг,1 представлена функциональна схема устройства; на фиг.2 функциональна схема анализирующего узда. Устройство содержит систему 1 формировани интерференционных или муаровых полос, например, двухлучево интерферометр, подвижное зеркало которого св зано с объектом, линейку 2 фотоприемников, блок 3 формирователе содержащий нелинейные усилители 4, блок 5 пространственной селекции фотоприемников, состо щий из коммутатора б, сумматора 7, анализирующего узла 8, содержащего (фиг.2) реверсивный счетчик 9, дешифратор 10, коммутатор И, источник 12 опорных напр жений, дифференциальный усилитель 13, компаратор 14 верхнего уров н , компаратор 15 нижнего уровн , блок 16 индикации. Устройство работает следующим образом . При виброперемещени х объекта си тема 1 формирует на линейке 2 фотоприемников перемещающиес интерфере ционные или муаровые полосы. Рассто ние между крайними фотоприемниками линейки 2 равно периоду интерференционной или муаровой полосы. Информационные сигналы, снимаемые с фотоприемников линейки, измен ютс по синусоидальному закону, фаза которых св зана с положением фотоприемника . Сигналы с фотоприемников поступают и блок 3 формирователей, где они усиливаютс нелинейными усилител ми 4, передаточные характеристики которых выбраны таким образом, чтобы компенсировать нелинейность наиболее линейной части передаточной характеристики, св зывающей величину линейного перемещени интерференционной или муаровой полосы с величиной светового потока, падающего на фотоприемник линейки 2. Далее информационные сигналы поступают на информационные входы коммутатора б, осуществл ющего подключение одного из фотоприемников линейки 2 к сумматору 7, выходной сигнал с которого поступает в блок 16 индикации . Управление коммутатором б осуществл етс анализирующим узлом 8, который анализирует величину напр жени , на выходе сумматора 7 и формирует опорные напр жени , поступающие на дополнительный вход сумматора 7. При возвратно-поступательном перемещении интерференционной или муаровой полосы на поверхности фотоприемников линейки 2 на выходах фотоприемников формируютс синусоидальные сигналы, наиболее линейные части которых последовательно суммируютс сумматором 7, на выходе которого формируетс сигнал, близкий к линейно измен ющемус и амплитуда которого пропорциональна перемещению полосы. Управление коммутатором осуществл етс анализирующим узлом 8, представл ющим собой след щую систему, подключающую тот или иной фотоприемник линейки 2, в зависимости от характера изменени напр жени на выходе сумматора 7, Диапазон анализируемых напр жений узлом 8 св зан с диапазоном перемещени интерференционной или муаровой полосы и разбит на р д уровней, разность которых св зана с числом фотоприемников линейки 2. Анализ напр жений по максимуму и минимуму значений по сравнению с опорными уровн ми, задаваемыми источником 12 опорных напр жений , осуществл етс кс 1параторами 14 верхнего уровн и компаратором 15 нижнего уровн , выходные сигналы с которых поступают на реверсивный счетчик 9, который с помощью дешифратора 10 переключает с помощью коммутатора 6 фотоприемники линейки 2, а с помощью коммутатора 11 источник 12 опорных напр жений. Разность между опорными напр жени ми, поступающими с источника 12 опорных напр жений , н сумматором 7 определ етс дифференциальным усилителем 13 При включении, например, первого фотоприемника липейки 2 коммутатором б, на вход сумматора 7 от источ ника 12 опорных напр жений через ко мутатор 11 поступает нулевой уровень , а на вход дифференциального усилител 13 через коммутатор 11 уровень Uon. При смещении интерференционной или муаровой полосы вдоль первого фотоприемника линейки 2 на его выходе формируетс информационный сигнал, который после усилени нелинейным усилителем 4 возрастает от минимального значени до уровн Разностный сигнал, на выходе дифференциального усилител 13 при этом уменьшаетс от Uon о величины , близкой к нулю. При дocт жeнии напр жени на выходе усилител 4 и сумматора 7 величины Uon разностный сигнал на выходе дифференциального усилител 13 станет равным нулю..При этом сра ботает компаратор 15 нижнего уровн , который сформирует сигнал, добавл ющий единицу в реверсивйый счетчик 9. Дешифратор 10 сформирует сигнал, поступающий на коммутатор 6 и включающий второй фотоприемник . Одновременно через коммутатор 11 на дополнительный вход сумматора 7 Приложитс напр жение UQJ, , а на вход дифференциального усилите л 13 приложитс напр жение 2Uon На выходе второго фотоприемника при движении интерференцион-ной или муаровой полосы возрастает информационный сигнал , который проходит через усилитель 4 и коммутатор б, суммируетс по напр жению сумматором 7 с напр жением и поступает на блок 16 индикации, и одновременн на дифференциальный усилитель 13. При равенстве сигнала, снимаемого со второго фотоприемника и опорного UQJ, , суммарное напр жение на выходе сумматора 7 будет таково, что разность напр жений на выходе диффе ренциального усилител 13 достигает нул , срабатывает компаратор 15 ниж него уровн , который добавл ет единицу в реверсивный счетчик 9. Ревер сивный счетчик 9 через дешифратор 1 коммутаторы б и 11 выключает второй фотоприемник, третий фотоприемник, подает на дополнительный вход сумма тора 7 напр жение 2V на вход диффер циального усилител 3Uori и. т.д. Таким образом, при движении инте ференционной или муаровой полосы вд фотоприемников к сумматору 7 послед вательно подключаютс фотоприемники выходной сигнёш с которых после усилени усилител ми 4 последовательно суммируютс сумматором 7 с ступенчато измен ющимс опорным напр жением. На выходе сумматора формируетс напр жение, близкое к линейному, амплитуда которого пропорциональна линейному смещению интерференционной или муаровой, полосы . При изменении направлени перемещени интерференционной или муаровой полосы, напр жение на выходе сумматора 7 начнет уменьшатьс . При достижении разности напр жений на выходе сумматора 7 и текущего опорного напр жени , приложенного к дифференциальному усилителю 13 равной Upn сработает компаратор 14 верхнет го уровн . -При этом вычитаетс единица из реверсивного счетчика 9, который через дешифратор 10 и коммутатор 6 измен ет на обратное подключение Фотоприемников линейки 2 и через коммутатор 11 уменьшает опорное ; напр жение на сумматоре 7 и дифференциальном усилителе 13 на величину UQH. При дальнейшем движении интерференционной или муаровой полосы процесс переключени повтор етс , а на выходе сумматора 7 формируетс линейно убывающее напр жение. Предлагаемое устройство позвол ет избавитьс от искажений сигнала, что дает возможность повысить точность и динамический диапазон измерений . Формула изобретени 1. Оптико-электронное устройство дл измерени линейных перемещений объектов, содержащее систему формировани интерференционных или муаровых полос, линейку фотоприемников, оптически св занную с системой формировани интерференционных или .муаровых полос, последовательно соединенные блок индикации и блок пространственной селекции фотоприемников , который. состоит из кс мутатора , анализирующего узла и сумматора , входы которого подключены к. выходам коммутатора, выход сумматора соединен с входом блока индикации , а выходы анализирующего узла св заны с управл ющими входами коммутатора , отличающеес тем, что, с целью повышени точности и расширени диапазона измерени виброперемещений, оно снабжено блоком формирователей, входы которого подключены к линейке фотоприемников , а выходы соединены с входами.блока пространственной селекции фотоприемников, в блоке пространственной селекции фотоприемников анализирующий узел снабжен дополнительно выходом опорного напр жени , сумматор снабжен дополнительно входом опорного напр жени , подключенным к выходу опорного напр жени анализирующего узла, выход :;умматора соединен с входом анализирующего узла, а информационные входы коммутатора подключены к входу блока,The purpose of the invention is to improve the accuracy and expand the range of measurement of vibration displacement. This goal is achieved by the fact that the device is equipped with a shaper unit, whose inputs are connected to a line of photodetectors, and the outputs are connected to the inputs of a spatial selection unit of photodetectors. connected to the output voltage of the reference voltage of the analyzing node, the output of the adder is connected to the input of the analyzing node, and the information inputs to mmutatora of the keys to the input box. The analyzing node consists of a series-connected reversing counter, a decoder, a switch, a differentiating amplifier, and a lower level comparator output connected to the first input of the reversing counter, the second input of which is connected to a high-level comparator, the source of the reference voltage connected to the input of the switch, the second output of which, as well as the outputs of the decoder, are the outputs of the analyzing node. The block of formers contains nonlinear amplifiers, the inputs of which are the inputs of the block of formers and the converters are the outputs of this block. Fig, 1 shows a functional diagram of the device; Fig.2 is a functional diagram of the analyzing node. The device contains a system 1 of forming interference or moire bands, for example, a two-beam interferometer whose movable mirror is associated with an object, a line of 2 photodetectors, a shaper unit 3 containing nonlinear amplifiers 4, a unit 5 of spatial selection of photodetectors consisting of switch b, adder 7, analyzing node 8, containing (figure 2) reversible counter 9, decoder 10, switch I, source 12 of reference voltages, differential amplifier 13, comparator 14 upper level n, comparator 15 lower y VHV, the display unit 16. The device works as follows. In the case of vibro-displacement of an object, system 1 forms on the ruler of 2 photodetectors moving interfering or moire bands. The distance between the extreme photodetectors of the ruler 2 is equal to the period of the interference or moire band. The information signals taken from the photodetectors of the ruler vary sinusoidally, the phase of which is related to the position of the photodetector. The signals from the photoreceivers also come in a block of 3 formers, where they are amplified by nonlinear amplifiers 4, the transfer characteristics of which are chosen so as to compensate for the nonlinearity of the most linear part of the transfer characteristic connecting the linear displacement of the interference or moire band with the light flux incident on the photoreceiver line 2. Next, the information signals arrive at the information inputs of the switch b, which connects one of the photodetector in line 7 to the adder 2, the output of which is supplied to the display unit 16. The switch b is controlled by the analyzing node 8, which analyzes the voltage, at the output of the adder 7 and generates the reference voltages arriving at the additional input of the adder 7. During the reciprocating movement of the interference or moire band on the surface of the photoreceivers of the ruler 2 at the outputs of the photoreceivers are formed sinusoidal signals, the most linear parts of which are successively summed by adder 7, at the output of which a signal is formed that is close to linearly changing and whose amplitude is proportional to the movement of the band. The switch is controlled by the analyzing node 8, which is a tracking system that connects one or another photodetector of the line 2, depending on the nature of the voltage change at the output of the adder 7, the range of analyzed voltages by the node 8 is related to the movement range of the interference or moire band and is divided into a number of levels, the difference of which is related to the number of photodetectors of the ruler 2. The analysis of voltages for the maximum and minimum values compared with the reference levels specified by the source 12 is the reference voltages are carried out by cc 1parameters 14 of the upper level and the comparator 15 of the lower level, the output signals from which are fed to the reversible counter 9, which by means of the decoder 10 switches the photoreceivers of the ruler 2 using the switch 6, and using the switch 11, the source 12 of reference voltages . The difference between the reference voltages coming from the source 12 of the reference voltages, n adder 7 is determined by the differential amplifier 13 When, for example, the first photodetector of the sticky switch 2 is switched on by the switch b, the input of the adder 7 from the source 12 of the reference voltages through the switch 11 the zero level arrives, and the input Uon of the differential amplifier 13 goes through the switch 11 to the input of the differential amplifier 13. When the interference or moire band is displaced along the first photodetector of the line 2, an information signal is generated at its output, which after amplification by the nonlinear amplifier 4 increases from the minimum value to the level. The difference signal decreases from Uon by a value close to zero. When the voltage at the output of the amplifier 4 and the adder 7 is magnified, the difference signal at the output of the differential amplifier 13 will become zero ... In this case, the low level comparator 15 will generate a signal that adds a unit to the reversible counter 9. The decoder 10 will generate the signal arriving at the switch 6 and including the second photodetector. At the same time, through the switch 11, the auxiliary input of the adder 7 will apply a voltage UQJ, and a voltage of 2Uon will be applied to the input of the differential amplifier 13 At the output of the second photodetector, as the interference or moire band moves, the information signal increases, which passes through the amplifier 4 and the switch b is summed over the voltage by the adder 7 with the voltage and is fed to the display unit 16, and simultaneously to the differential amplifier 13. When the signal from the second photodetector and the reference UQJ is equal, The voltage at the output of the adder 7 will be such that the difference in voltage at the output of the differential amplifier 13 reaches zero, the low level comparator 15 is triggered, which adds one to the reversible counter 9. The reversible counter 9 through the decoder 1 switches b and 11 turns off the second photodetector, the third photodetector, supplies the auxiliary input for the sum of the torus 7 with a voltage of 2V to the input of the differential amplifier 3Uori and. etc. Thus, during the movement of the interfacial or moire band of the photodetectors, the photodetectors of the output signal from which, after amplification by amplifiers 4, are successively summed by the adder 7 with a stepwise varying voltage, are successively connected to the adder 7. At the output of the adder, a voltage close to a linear voltage is formed, the amplitude of which is proportional to the linear offset of the interference or moire band. When the direction of movement of the interference or moire band is changed, the voltage at the output of the adder 7 will begin to decrease. When the voltage difference at the output of the adder 7 and the current reference voltage applied to the differential amplifier 13 equal to Upn is reached, the comparator 14 of the upper level will operate. In this case, the unit is subtracted from the reversible counter 9, which through the decoder 10 and the switch 6 changes the connection of the photoreceivers of the ruler 2 back and through the switch 11 reduces the reference; the voltage on the adder 7 and the differential amplifier 13 on the value of UQH. Upon further movement of the interference or moire band, the switching process is repeated, and a linearly decreasing voltage is generated at the output of the adder 7. The proposed device allows one to eliminate signal distortion, which makes it possible to improve the accuracy and dynamic range of measurements. Claim 1. An optoelectronic device for measuring linear displacements of objects, comprising an interference or moire fringing system, a line of photodetectors optically connected to an interfacial or moire fringing system, serially connected display unit and a unit for spatial selection of photodetectors, which. consists of a switch mutator, an analyzing node and an adder, the inputs of which are connected to the switch outputs, the output of the adder is connected to the input of the display unit, and the outputs of the analyzing node are connected to the control inputs of the switch, in order to increase accuracy and extend the range measurement of vibration displacement, it is equipped with a block of drivers, the inputs of which are connected to the line of photodetectors, and the outputs are connected to the inputs of the block of spatial selection of photodetectors, in the block of spatial selection of photo opriemnikov analyzing unit is provided with a further output of the reference voltage input of an adder provided with a further reference voltage connected to the reference voltage output of the analyzing unit, yield:; ummatora connected to the input of the analyzing unit and data inputs connected to the switch unit input,
2. Устройство по П.1, о т л и чающеес тем, что анализирующий узел состоит из соединенных последовательно реверсивного счетчика, дешифратора, коммутатора, дифферен .цирующего усилител и компаратора нижнего уровн , выходом соединенного с первым входом реверсивного счетчика ,, к второму входу которого подключен компаратор верхнего уровн , входом соединенный с дифференцирующим2. The device according to claim 1, which means that the analyzing node consists of a series-connected reversing counter, a decoder, a switch, a differential amplifier and a low level comparator, the output connected to the first input of the reversing counter, to the second input which is connected to the upper level comparator, the input connected to the differentiating
усилителем, источник опорного напр жени , подключенный к входу коммутатора , второй вьосод которого, а также выходы дешифратора вл ютс выходами анализирукицего узла.an amplifier, a reference voltage source connected to the input of the switch, the second of which, as well as the outputs of the decoder, are the outputs of the analysis node.
3. Устройство ПОП.1, отлича -ю щ е е с тем, что блок формирователей содержит нелинейные усилители , входы которых вл ютс входами блока формирователей, а выходы - выходами этого блока.3. Device POP.1, differing from the fact that the block of formers contains nonlinear amplifiers, the inputs of which are the inputs of the block of formers, and the outputs are the outputs of this block.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1.Фотоэлектрические преобразователи информации. Под. ред. Преснухина Л. М., Машиностроение, 1974, с. 178-187.1. Photoelectric information converters. Under. ed. Presnukhina L.M., Mechanical Engineering, 1974, p. 178-187.
2.Авторское свидетельство СССР по за вке №2893496/28,2. USSR author's certificate for application No. 2893496/28,
кл. G 01 В 21/00, 11.03.80 (прототип ).cl. G 01 B 21/00, 11.03.80 (prototype).
фигЛfigl
.J..J.
вж vzh