Измеритель перемещений

 

Измеритель перемещений может быть использован для высокоточных измерений линейных перемещений различных объектов. Целью изобретения является повьшение быстродействия измерений за счет определения направления перемещения в каждом цикле модуляции. Оптический блок 1, связанный с объектом 17, формирует интерференционные полосы, сканируемые по фотоприемнику 3 модулятором 2 изображения . Сигнал, снимае мый с фотоприем-Т /г ./ ника 3, усиливается усилителем 4. Амплитуды сигналов в крайних положениях сканирования интерференционной полосы запоминаются запоминающими устройствами 5 и 6, управляемыми блоком 16 синхронизации. Сигналы с запоминающих устройств складываются и вычитаются блоками 7 и 8 сложения и вычитания, преобразуются в прямоугольные импульсы пороговыми устройствами 9 и 10 и запоминаются в каждом цикле сканирования запоминающими устройствами 1 и 12, на выходе которых формируются две последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутых один относительно другого на 90 . Последовательности прямоугольных импульсов поступают в блок 13 регистрации , который регистрирует величину и направлелие перемещения. 5 ил. i (О ГчЭ 4 сл 00 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (51) 4 G 01 В 21/00 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2l) 3853553/24-28 (22) 11.02.85 (46) .23.07.86. Бюл. ¹ 27 (72) Ю.Г.Михайлов и Г.В.Ниш (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1029005, кл. С Ol В 11/26, 1982.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Измеритель перемещений может быть использован для высокоточных измерений линейных перемещений различных объектов. Целью изобретения является повьппение быстродействия измерений за счет определения направления перемещения в каждом цикле модуляции. Оптический блок 1, связанный с объектом 17, формирует интерференционные полосы, сканируемые по фотоприемнику 3 модулятором 2 изображения. Сигнал, снимаемый с фотоприемника 3, усиливается усилителем 4.

Амплитуды сигналов в крайних положениях сканирования интерференционной полосы запоминаются запоминающими устройствами 5 и 6, управляемыми блоком 16 синхронизации. Сигнапы с запоминающих устройств складываются и вычитаются блоками 7 и 8 сложения и вычитания, преобразуются в прямоугольные импульсы пороговыми устройствами 9 и 10 и запоминаются в каждом цикле сканирования запоминающими устройствами 11 и 12, на выходе которых формируются две последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутых один относительно другого на 90 .

Последовательности прямоугольных импульсов поступают в блок 13 регистрации, который регистрирует величину и направление перемещения. 5 ил.

1245882

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано„для высокоточных измерений линейных перемещений.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерений за счет определения направления перемещения в каждом цикле модуляции.

На фиг.l представлена функциональная схема измерителя; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов, формируемых блоком синхронизации; на фиг.За— временная диаграмма, поясняющая характер модуляции интерференционной полосы; на фиг.Зб — временная диаграмма сигнала, формируемого на выходе фотоприемника; на фиг.4 — временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах блоков сложения,. зычитания пороговых устройств; на фиг.5— временные диаграммы сигналов, формируемь|х на выходе пороговых устройств и в блоке регистрации.

Измеритель содержит оптически связанные оптический блок 1., выполненный в виде интерферометра„ модулятор 2 изображения, выполненный в виде узкой щели, фотоприемник 3, усилитель 4, вход которого подключен к фотоприемнику 3, первое 5 и второе 6 запоминающие устройства, информационные входы которого подключены к выходу усилителя 4, блоки

7 и 8 сложения и вычитания, входы которых подключены к выходам первого и второго запоминающих устройств, пороговые устройства 9 и 10, входы которых подключены соответственно к выходам блоков 7 и 8 сложения и вычитания, третье 11 и четвертое 12 запоминающие устройства, информационные входы которых подключены соответственно к выходам пороговых устройств 9 и 10, блок 13 регистрации, выполненный в виде логического узла 14, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого запоминающих устройств, и реверсивного счетчика 15, вход управления и счетный вход которого подключены к выходу логического узла, блок 16 синхронизации, первый выход которо,го соединен с модулятором изображения, второй выход соединен с входом сброса первого 5 и второго 6 запоминающих устройств, третий выхоц соединен с. управляющим входом первого запоминающего устройства 5, четвертый вь.ход соединен с управляющим входом второго запоминающего устройства 6, пятый выход соединен с управляющими входами третьего 11 и четвертого 12 запоминающих устройств °

Измеряется перемещение объекта 17, оптически связанного с интерферометром 1.

Измеритель работает следующим об10 разом. !

f5

Интерференционные полосы, формируемые интерферометром 1, сканируются модулятором 2 изображения в диапазоне меньше половины ширины интерференционной полосы (фиг.За).

Модулированный по интенсивности участок излучения преобразуется фотоприемником 3 в электрический сигнал, поступающий на информационные входы первого 5 и второго 6 запоминающих устройств. Модуляция интерференционных полос проводится по закону, близкому к трапецеидальйому. Модулирующее напряжение поступает на модулятор 2 изображения с первого вьгхода блока !6 синхронизации.

В момент времени f: (фиг.2) блок

16 синхронизации формирует первый импульс, по которому первое запоминающее устройство 5 запоминает текущее значение электрического сигнала, поступающего с фотоприемника 3 через усилитель 4.

В момент времени с (фиг.2) блок

l6 синхронизации формирует второй импульс, по которому второе запоминающее устройство 6 запоминает текущее значение электрического сигнала, поступающего с усилителя 4, Блоки 7 и 8 сложения осуществляют сложение и вычитание напряжений, запомненных первым и вторым запоминающими устройствами.

При смещении интерференционных полос относительно оси сканирования модулятора 2 изображения на выходе блоков 7 и 8 сложения и вычитания периодически с частотой сканирования формируются сигналы„ сдвинутые один относительно другого на четверть периода интерференционных полос, которые преобразуются в прямоугольные импульсы порсговыми устройствами 9 и 10.

В момент времени э (фиг.2) блок

16 синхронизации формйрует третий импульс, по которому третье ll и четвертое 12 запоминающие устройства за1245882 поминают сигнал, формируемый пороговыми устройствами 9 и 10.

В момент времени t,, (фиг.2) блок

16 синхронизации формирует четвертый импульс, по которому первое 5 и второе 6 запоминающие устройства сбрасываются в исходное нулевое состояние.

Таким образом, за счет запоминания и обработки напряжений, формируемых на выходе фотоприемника 3, в мо- 10 менты времени, связанные с крайними положениями элемента сканирования модулятора 2 изображения, на выходе третьего 11 и четвертого 12 запоминающих устройств формируются прямо- 15 угольные сигналы, период которых равен периоду интерференционных полос, а взаимный сдвиг на 90 позволяет определить направление перемещения.

Сигналы, формируемые на выходе 20 третьего 11 и четвертого 12 запоминающих устройств, поступают на входы логического узла 14, входящего в блок 13 обработки.

Логический узел 14 выделяет перед-25 ние и задние фронтьГ At, А1 сигналы, снимаемого с третьего запоминающего устройства ll (фиг.5), и определяет направление перемещения путем логических операций. 30

Олцомч из направлений перемещения объекта 17 соответствует. сигнал логической "1" при выполнении условия

c(U12 Л At) V (U12 h А1) .

Противоположному направлению перемещения соответствует сигнал логической "1" при выполнении условия

40 (U12 Л At) V (U) 2 A А4) °

Сигнал направления знака перемещения поступает на знаковый вход ре-. версивного счетчика 15, на информационный вход которого поступают импульсы, сформированные по переднему и заднему фронтам сигнала, снимаемого с третьего запоминающего устройства 12 с помощью логического узла 14, Использование предлагаемого устройства позволяет повысить быстродействие измерений за счет определения направления перемещения в каждом цикле модуляции. формула и з о б р е т е н и я

Измеритель перемещений, содержащий оптически связанные оптический блок, модулятор изображения, фотоприемник, блок синхронизации, первый выход которого соединен с модулятором изображения, и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен первым и вторым запоминающими устройствами, информационные входы которых подключены к фотоприемнику, блоками сложения и вычитания, входы которых подключены к выходам первого и второго запоминающих устройств, двумя пороговьп и. устройствами, входы которых подключены соответственно к выходам блоков сложения и вычитания, третьим и четвертым запоминающими устройствами, информационные входы которых подключены соответственно к выходам пороговых устройств, входы блока регистрации соединены с выходами третьего и четвертого запоминающих устройств, блок синхронизации снабжен четырьмя выходами, второй выход блока синхронизации соединен с входом сброса первого и второго запоминающих устройств, третий выход — с управляющим входом первого запоминающего устройства, четвертый .выходс .управляющим входом второго запоминающего устройства, пятый выход— с управляющими входами третьего и четвертого запоминающих устройств.

124588г

ЙБ

Вих.I ав»

Вих. Iv

UJ6

ВыхХ я (к у) Составитель Т;Айсин

Текред М.Ходанич

Корректор N.Ïîæî

Редактор А.Коэориз

Заказ 3985/31

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о

tlg

Гх-у) Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5