SU970309A1 - Сравнивающее устройство - Google Patents

Description

С54)СРАВНИВАЩЕЕ УСТРОЙСТВО

. Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и усилительно-преобразовательных устройств систем автоматического управлени . Известны технические решени ,использующие дл  измерени  входногосигнала оптические регистрирующие устройства, выполненные на пьезоэлементах ll и f2j. Однако эти устройства имеют невысокую точность и чувствительность измерени . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  сравнивающее устройство, оптический тракт которого выполнен также на пьезоэлементах. Лучи источника монохраматического света/ проход  через оптический трак многократно отражаютс  от зеркальных поверхностей пьезоэлементов и попадают на вход фотоэлементов регистрирующего блока, св занного со сравнивающим элементом. Источник входного сигнала электрически соединен с гран ми пьезоэлементов 3 J Однако данное устройство характеризуетс  недостаточно высокой точностью . Цель изобретени  - повышение точности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в сравнивающем устройстве, содержащем элемент сравнени , входы которого подключены соответственно к задатчику опорного напр жени  и регистрирующему блоку, установленному под углом к оптическому тракту, выполненному из двух пар параллельных. между собой пьезоэлементов, зеркальные грани которых обращены друг к другу, а однопол рные токопровод щие грани электрически соединены и подключены к источнику входного напр жени , двух полупрозрачных зеркал , установленных по обе стороны от пьезоэлементов на оси, параллельной пьезоэлементам и проход щей симметрично относительно двух пар пьезоэлементов , и источника монохромати- . ческогр света, оптическа  ось которого направлена под углом, соответствующим углу установки регистрирующего блока, к первому полупрозрачному зеркалу, токопровод щие грани одной пары пьезоэлементов одной пол рности подключены к соответствующим объединенним токопровод щим гран м другой пары пьезоэлементов противоположной пол рности.

На фиг. 1 изображена структурна  схема сравнивающего, устройства; на фиг. 2 - схема регистрирующего блока (вариант.

Устройство содержит в оптическом тракте две пары пьезоэлементов 1-4, расположенных между собой параллельно таким образом, что зеркальные грани об.еих пар обращены друг к другу. Токоподвод щие грани .каждой пары пьезоэлементов одной пол рности электрически соединены и подключены к сЬответствующим токоподвод щим другой пары пьезоэлементов пол рности и источнику 5 входного напр жени . Полупрозрачные зеркала б и 7 установлены по обе стороны от пьезоэлементов каждый на оси, параллельной пьезоэлементам и проход щей симметрично относительно дву пар пьезоэлементов. Источник 8 .монохроматического света, оптическа  ось которого направлена под углом к первому полупрозрачному эеркалз б, регистрирующий блок 9 расположен также под углом oL к второму полупрозраччому зеркалу 7 .

Сооответствующие входы элемента 10 сравнени  св заны с выходами регистрирующего блока и задатчика опорного напр жени  11, а.выход элемента сравнени  соединен с выходом 12 всего устройства.

Регистрирующий блок состоит из фотоэлементов 13, формирователей 14 импульсов, дифференцирующего, устройствса 15 и элементов И 16.

В свою очередь элемент 10 сравнени  может быть выполнен на основе реверсивного счетчика импульсов, суммирующий и вычитающий входы ко-„ торого подключаютс  к выходам элементов .И 16.

Устройство работает .следующим образок.

Луч источника 8 монохромс1тическог света делитс  полупрозрачным зеркалом 6 на два когерентных луча. Далее первый луч света падает на первый пьезоэлемент 1, многократно отражаетс  от него и.от второго пьезоэлемента 2, пройд  через второе полупрозрачное зеркало 7, падает на фотоэлементы 13 регистрирующех-о блока 9. Второй луч.падает на четвертый пьезоэлемент 4, многократно отражаетс  от него и от третьего пьезозлемента 3, отразившись от зеркала 7, падает также на вход фотоэлементов. Так как лучи когерентны, то на фотоэлементах будет наблюдатьс  интерференционна  картина.

Если l,j mX, то удет максимум Интерференции, если I т )-А, нимум интерференции, пути, которые проход т первый и второй лучи соответственно от источника 8 света до фотоэлементов в исходном состо нии, П1- целое число, /L - длина волны света.

Текущие значени  рассто ний иPj завис т от величины деформации пьезоэлементов , котора  в общем случае определ етс  формулой

-UL- . и

(1)

Л€ cosot ex,

где д, - абсолютна  величина деформации пары пьезоэлементов;

d - пьезомодуль;

k - число отражений луч;а от обоих пьезоэлементов;

оС - угол падени  луча;

и входное напр жение. В- исходном состо нии при Uo« О (или при 1 const) разность хода лучей будет посто нна и движени  интерференционных полос не будет, При наличии входного напр жени , измен ющегос  во времени, на входах фотоэлементов будет наблюдатьс  движение полос, которое преобразуетс  фотоэлементами, а также соответствующими элементами 14-16 регистрирующег блока 9 в короткие импульсы, которые поступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика элемента 10 сравнени  в зависимости от знака производной входного сигнала и от его пол рности.

Уровень напр жени  , с которым необходимо сравнить 1), задаетс  числом импульсов п-, которые заранее записываютс  в счетчик импульсов с выхода датчика сравниваемого напр жени  11, т.е.

% .

Up- входное напр жение, при

где

котором произойдет минимальное изменение разности хода, достаточное дл  его регистрации, т.е. порог чувствительности.

В свою очередьИ определ етс  из (1) при Д1 т.е.

cosct. .

(2)

и. О- d k При наличии входного сигнала в устройстве действуют описанные выше процессы и реверсивный счетчик суммирует или вычитает импульсы, но как только п п, , на выходе элемента 10 сравнени  . по витс  импульсметка , сигнализирующа  о том, что

,

где п - текущее значение импульсов,

Claims (3)

1. Измен   количество импульсов путем их перезаписи в запоминающей части элемента 10 сравнени , можно onefiaTHBHo перенастраивать сравнивающее устройство на любой уровень в широком диапазоне. Так как при наличии входного сиг нала одна пара пьезоэлементов увели чивает рассто ние между собой, а друга  сокращает вследствие их разнопол рного подключени , то разност хода лучей определитс  по формуле -и -(L r Z 10+coscL Чо Г+ 2..-142о С О S сА. в прототипе длина пути одного луча не зависит от величины U-. , т.е. разность хода в нем определ ет с  как Д t - г + 10 ао Сравнива  (3) и (Ц) видно, что дл  достижени  одного и того же результата к предлагаемому устройству надо приложить входное напр же ние в два раза меньше, чем к прототипу . Соответственно и порог чувствительности (2) будет в два раза мень ше у предлагаемого устройства,т.е. Л/i-cosot Величина порога.чувствительности  вл ющегос  основой составл ющей ин |струментальной погрешности, непосре ственно вли ет на результирующую с иибку процесса сравнени .Поэтому уменьшение значени  порога чувствительности приводит к повышению точности сравнивающего устройства. Таким образом, достоинством пред лагаемого устройства  вл етс  высока  точность сравнени  входного напр жени  в. широком диапазоне и быстрота его перенастройки. Формула изобретени  Сравнивающее устройство, содержащее элемент сравнени , входы которого подключены соответственно к .задатчику опорного напр жени  и регистрирующему блоку, установленному под углом к оптическому тракту, выполненному из двух пар параллельных меж ду собой пьезоэлементов/ зеркальные грани которых обращены друг к другуу 3 однопол рные токопровод щие грани электрически соединены и подключены к источнику входного напр жени , двух полупрозрачных зеркал, установленных по обе стороны от пьезоэлементов на оси, параллельной пьезо- . элементам и проход щей симметрично относительно двух пар пьезоэлементов , и источника монохроматического света, оптическа  ось которого направлена под углом, соответствующим углу установки регистрирующего блока , к первому полупрозрачному зеркалу , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, токопровод щие ,грани одной пары пьезоэлементов одной пол рности подключены к соответствующим объединенньом токопровод щим гран м другой пары пьезоэлементов противоположной пол рности . Источники информации, ПЕ)ин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 767696, кл. G 05 В 1/01, 1978.
2. 2. Авторское свидетельство СССР 809041,. кл. G 05 В 1/01, 1979..
3. 3. Авторское свидетельство СССР по за вке 2798193/25 кл.С 02 F 7/00, 1979 (прототип). .i

   9 Регистрирующее устройстбо . j

   I

   Л

   I I «, J Запись