Устройство для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометре

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности при градуировке за счет автоматизации процесса измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта. Устройство имеет два фотоприемника, две пары компараторов 13, 15 и 14, 17, подключенные к соответствукяцим фотоприемникам , выходы компараторов связ аны элементом 20 И, которьй соединен с соединенными последовательно триггерами 21 и 22, подключенными к блоку А управления . Фотоприемники 7, 8 сдвинуты относительно анализируемой картины на 1/4 интерференционной полосы. Блок 4 управления воздействует на задатчик 3. Происходит формирование импульса длительностью, равной интервалу времени, необходимому задатчику 3 для изменения фазы интерференционной картины на 360 . 1 ил. Ж (Л Ю ел 4 tC CD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A87OPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3838310/24-28 (22) 03.01.85 (46) 30.08.86. Бюл. У 32 (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.M.È.Êàлинина (72) В.Г.Кнорринг, Л.Н.Кнорринг, М.Ю.Тихомиров и В.П.Шумилин (53) 531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 890068, кл. С 01 В 9/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИ-.

ТУДЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РАЗНОСТИ ХОДА ЛУЧЕЙ В ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьипение точности при градуировке за счет автоматизации про„„SU„„1254297 A1 цесса измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта. Устройство имеет два фотоприемника, две пары компараторов 13, 15 и 14, 17, подключенные к соответствующим фотоприемникам, выходы компараторов связаны злементом 20 И, который соединен с соединенными последовательно триггерами

21 и 22, подключенными к блоку 4 управления. фотоприемники 7, 8 сдвинуты относительно анализируемой картины на 1/4 интерференционной полосы.

Блок 4 управления воздействует на задатчик 3. Происходит формирование импульса длительностью, равной интервалу времени, необходимому задатчику 3 для изменения фазы интерферено ционной картины на 360 . 1 ил.

1 1254297

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании эталонных и образцовых установок, предназначенных для поверки и градуировки иэмери- 5 тельных преобразователей вибрации, переменных давлений и других периодически измечяющихся механических величин.

Целью изобретения является повышение точности при градуировке за счет автоматизации процесса измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство предназначено для соединения с интерферометром 1, в рабочей ветви которого находится исследуемый объект, подключенный к задатчику 2 колебаний, имеющим задатчик

3 модулирующих колебаний опорного зеркала.

Устройство содержит блок 4 управления, первый выход которого предназначен для соединения с задатчиком

3 модулирующих колебаний, счетчик 5 периодов процесса, предназначенный для соединения с задатчиком 2 колебаний, счетчик 6 интерференционных 30 полос и два фотоприемника 7, 8, первый иэ которых подключен к счетчику

6, дифференциаторы 9, 10, первый и о второй двухполупериодные выпрямители 11, 12, первый, второй, третий, четвертый и пятый компараторы 13-17, два источника 18, 19 опорного напряжения, пятивходовый элемент И 20, первый и второй триггеры 21 и 22, ! триггер 23 Шмитта. Входы дифферен- 40 циаторов 9, 10 соединены соответственно с выходами фотоприемников 7 и:

8, выходы дифференциаторов 9 и 10 связаны соответственно через двухполупериодиые выпрямители 11, 12 с 45 инвертирующими входами компараторов

13, 14, неинвертирующие входы которых соединены с источником 18 опорного напряжения, а выходы связаны соответственно с первым и вторым вхо- 50 дами элемента И 20. Выход задатчика

2 колебаний исследуемого объекта присоединен также через триггер 23 Шмитта к пятому входу элемента И 20. Кроме того, выход первого фотоприемника у

7 соединен с инвертирующим входом третьего 15 и неинвертирующим входом четвертого 16 компараторов, неинвертирующий вход третьего 15.и.инвертирующий вход четвертого 16;компараторов подключены соответствейно к второму источнику 19 опорного напряжения и общей шине. Выходы третьего 15 и четвертого 16 компараторов соединены соответственно с третьим и четвертым входом элемента И 20. Выход второго фотоприемника 8 связан с инвертирующим входом пятого компаратора 17, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход подключен к D-входу триггера 21, выход элемента И 20 связан с тактовым входом первого триггера 2 1, выход которого соединен с тактовым входом второго триггера 22. Выход триггера 22 подключен к блоку 4 управления, счетчику 6 полос и счетчику 5 периодов, а установочные входы обоих триггеров

21, 22 также соединены с блоком 4 управления.

Блок 4 управления может быть выполнен в виде низкочастотного колебательного мультивибратора, одновиб-, ратора для формирования импульсов сброса и триггера для формирования импульса пуска интерферометра. Задат-, чик 3 модулирующих колебаний опорного зеркала соединен с одновибратором блока 4, а другой выход блока 4 — с триггером 22.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик 2 колебаний исследуемого объекта создает периодические колебания объекта исследования, в то же время задатчик 3 модулирующих колебаний опорного зеркала сообщает опорному зеркалу интерферометра 1 медленное равномерное движение, необходимое для получения отсчета дробных долей интерференционных полос.

Небольшим наклоном опорного зеркала в плоскости фотоприемников 7, 8 создается интерференционная картина в виде полос, причем фотоприемники 7

8 располагают так, чтобы расстояние между их осями составляло четверть полосы.

Перед началом измерений обнуляются счетчики 5 и 6, затем с блока 4 управления поступает сигнал пуска задатчику 3 модулирующих колебаний, под действием которого опорное зеркало интерферометра начинает движение.

1254297

Сигналы фотоприемников 7, 8 поступают соответственно на дифференциаторы 9, 10, а с их выхода — на двухполупериодные выпрямители 11, 12.

Напряжение с выходов двухполупериод- 5 ных выпрямителей 11 12 подается на инвертирующие входы компараторов 13, 14, на неинвертирующих входах компараторов 13, 14 присутствует некоторый уровень напряжения, который устанавливается при градуировке интерферометра I. Таким образом, логические "i на выходах компараторов 13, 14 появляются в те моменты, когда модули первых производных выходных сигналов фотоприемников 7 и 8 меньше некоторой заданной величины. При соответствующем выборе опорного уровня напряжения такие условия могут создаться только в окрестностях 20 максимумов и минимумов измеряемого колебания. При наличии сигналов от триггера 23 Шмитта на пятом входе элемента И 20 конъюнкция сигналов от первого, второго и третьего компараторов 13, 14, 15 принимает значение "1" только в моменты прохождения исследуемым колебанием своего максимального значения.

В моменты, когда электричес- 0 кий сигнал с первого фотоприемника 7 находится в интервале напряжений от 0 до опорного некоторого Б р > (Величину П п определяют при настройке интерферометра), на ьыходах компараторов 15, 16 присутствует логическая "1™, если одновременно с этим конъюнкция принимает значение " 1", то в эти моменты на выходе элемента И 20 формиру- 40 ются короткие импульсы.

Таким образом, условиями формирования этого импульса являются прохождение колебанием максимума и нахождение амплитуд электрического сигнала с фотоприемника 7 в пределах от 0 до Б „ . При наличии разрешения с блока 4 управления первый и второй триггеры 21, 22 срабатывают от этого импульса и тем самым разрешают работу счетчиков 5 и 6, предварительно установленных в "0" сигналом от блока 4 управления. Следующий импульс приходит на вход триггера 21 в момент, когда фаза интерфе- у ренционной картины изменяется на

180, но на выходе триггера 22 сохраняется логическая "1".

Как топько изменение фазы интеро ференционной картины достигает 360 электрический импульс с выхода элемента И 20 вызывает новое срабатывание обоих триггеров 2 1 и 22.

Логический "0" на выходе триггера 22 останавливает работу счетчиков 5 и 6 и возвращает в исходное состояние блок 4 управления.

Для исключения ложных срабатываний триггера 2 1 служит пятый компаратор 17, подключенный к D-входу триггера 21. Эта цепь завершает срабатывание триггера 2 1 до тех пор, пока изменение фазы интерференционо ной картины меньше 180

В счетчике 6 интерференционных полос регистрируется число, равное

Я интерференционных полос, прошедших перед фотоприемником 7, а в счетчике 5 — число, равное m периодов колебаний исследуемого объекта.

Обнуление счетчиков 5 и 6 осуществляется командой с блока 4 управления. Результаты измерений (значения m a N) позволяют вычислить амплитуду оптической разности хода лучей интерферометра по формуле

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды периодической разности хода лучей в интерферометре, содержащее два фотоприемника, счетчик числа интерференционных полос, счетчик периодов процесса и блок управления, первый выход которого предназначен для соединения с задатчиком модулирующих колебаний опорного зеркала интерфераметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при градуировке за счет автоматизации процесса измерения, оно снабжено двумя дифференциаторами, двумя двухполупериодными выпрямителями, пятью компараторами, двумя источниками опорного напряжения, пятивходовым элементом И, двумя D-триггерами и триггером Шмитта, входы дифференциаторов соединены с выходами соответствующих фотоприемников, первые фотоприемник, дифференциатор и двухполунериодный выпрямитель соединены последовательно, выход первого двухполупериодного выпрямителя соединен

1254297

Составитель Е. Глазкова

Редактор Н.Швыдкая Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Е.Сирохман

Заказ 4709/43 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîpîë, ул.Проектная,4 с инвертирующим входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом элемента И, вторые фотоприемник, дифференциатор и двухполупериодный выпрямитель соединены последовательно, выход второго двухполупериодного выпрямителя соединен с инвертирующим входом второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходами третьего, четвертого компараторов и триггера Шмитта, вход которого соединен с информационным входом счетчика периодов процесса и предназначен также для соединения с задатчиком колебаний исследуемого объекта, первый фотоприемиик соединен с инвертирующим входом третьего компаратора, с неинвертирующим входом четвертого компаратора и с информационным входом счетчика числа интерференционных полос, второй фотоприемник соединен с инвертирующим входом пятого компаратора, инвертирующий вход четвертого компаратора и не>.лвертирующий вход пятого компаратора соединены с общей шиной, выход пятого компаратора соединен с D-входом первого D-триггера, первый источник опорного напряжения соединен с неинвертирующими входами первого и второго компараторов, а !

О второй . — с неинвертирующим входом третьего компаратора, элемент И вЂ” с

С-входом первого D-триггера, ьыход которого — с С-входом второго Dтриггера, у которого инверсный выход

15 замкнут íà D-вход, R-входы D-триггеров соединены с вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к входам установки нуля счетчика периодов процессов и счетчика

20 числа интерференционных полос, входы разрешения счетчиков соединены с выходом второго D-триггера и подключены к входу блока управления, фотоприемники предназначены для установ25 ки на выходе интерферометра со сдвигом начетверть интерференционной полосы.