Устройство для измерения мгновенной скорости вращения объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить погрешности измерения. С вькода схемы 8 совпадения высокочастотные пачки п, и Uj, число импульсов в которых несет информацию о мгновенной угловой скорости, поступают на входы вычитающего и суммирующего счетчиков 20 и 21. Вычитающий счетчик 20 производит операцию вычитания числа им

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (192 (И2 (522 4 С 01 Р 3/36 15 08 с-, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3897472/24-10 (22) 21.05.85 (46) 07.01.87. Бюл. У 1 (71) Ленинградский институт авиацион-, ного проборостроения (72) А.Ю.Заозерский, Г.В.Нежданов, А.В.Иетельскнй, А.А.Серебрянский и К.Н.Явленский (53) 531.767(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 476508, кл. О 01 P 3/36, 1974.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 696385, кл. С 01 Р 15/08, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить погрешности измерения. С выхода схе" мы 8 совпадения высокочастотные пачки п, и и, число импульсов в которых несет информацию о мгновенной угловой скорости, поступают на входы вычитающего и суммирующего счетчиков

20 и 21. Вычитающий счетчик 20 производит операцию вычитания числа им12 пульсон пачки обратного хода и из числа импульсов пачки п прямого хо1 да, а суммирующий счетчик 21 производит сложение высокочастотных пачек и и и . Запись и обнуление вычитаю1 щего и суммирующего счетчиков 20 и

2 1 производится импульсами, поступающими на их входы с выхода делителя 10. Цифровой код с выходов вычи82007 тающего и суммирующего счетчиков 20 и 21 несет информацию о разности по сумме импульсов прямого и обратного хода луча и поступает на вход схемы

22 деления, производящей операцию деления и умножения на постоянное значение угловой скорости, что является мерой мгновенной угловой ско- рости объекта. 3 ил.

Изааретение относится к измерительной гехншсе и может быть использовано для измерений мгновенной углОDОй скарас ти ()!1 fçF. кт:I например Ва .лав в аппаратах магни1-най записи.

Целью изобретения является снижение погрешностей.

Па фиг.1 представлена функциональная схема устройства," на фиг,2 — грал фикп, пояспяю 1 1е рабату устрОиства; на фиг.3 — взаимное расположение фотоприемников.

Устрайс.тва содержит растровый диск

1, жестко закрепленный на исследуе1ioII aaлу 2, L одной стороны растрового диска 1 расположен электрооптический сканатар 3, а с другой его стороны в направлении его вращения расположены неподвижно закрепленные первый фотоприемник 4 положения, на: раc.cтаяпии > pHHII0I f 11алавине p2ccToÿ ния между соседними метками растрового диска 1, îf нет О второй фотоприемпик 5 положения, .На такам же расстоянии ат которого укреплен измерительный фатаприемник б, Первый 4 и второй 5 фотоприемники положения подключены соответственна к первому и второму входам схемы 7 формирования строба, которая выходом подключена к первому входу схемы 8 совпадения, >зторой вход которой соединен с измерительным фотоприемникам б.

Устройство содержит также генератор 9 iòаланной частоты, выход котое раго подключен к третьему входу схемы 8 совпадения и к входу делителя 10.

Второй и третий выходы делителя 10 соединены соответственна с третьим и четнертым входамп схемы 7 формирования стробa, а четвертый выход — с

Устройство работает следующим образом.

На исследуемом валу 2 объекта закрепляется растровый диск 1, вал при,10 водится во вращение. Световой луч с выхода оптического квантового гене.ратора 14 попадает на одну из граней

2 вторь1м входом блока 11 обработки, который первым входом соединен с выходом схемы 8 совпадения. Выход блока l1 обработки подключен к регистрирующему блоку 12.

Устройство содержит также генератор l3 пилообразного напряжения, вход которого подключен к первому выходу делителя 10, а выход — к входу электрооптического сканатора 3. Последний содержит оптически связанные оптический квантовый генератор 14, горизонтальный 15 и вертикальный 16 отражатели.

Схема 7 формирования строба содержит последовательно оединенные триггер I7 и первую схему И 18, а также вторую схему И 19, первый вход которой подключен к второму выходу

20 .триггера 17. Выходы первой 18 и второй 19 схем И соединены и являются выходом схемы 7 формирования строба.

Блок 11 обработки содержит вычитающий 20 и суммирующий 21 счетчики, первые входы которых соединены и образуют первый вход, вторые входы также соединены и образуют второй вход блока 11 обработки. Последний. содержит также схему 22 деления, первый вход которой соединен с выходом вычитающего счетчика 20, а втаройвход -, с выходом суммирующего счетчика 21. . Выход схемы 22 деления является выходом блока 11 обработки.

35 l

1282007 4

45

uJ -ы)2 .А

2 О

L„-с (J = — — — ° сд

2 л .1 °

Я-

1 кристалла горизонтального отражателя 15, где претерпевает полное внутреннее отражение. В результате многократных отражений луч выходит наружу и попадает на грань кристалла вертикального отражателя 16, где так же претерпевая отражение, выходит наружу и попадает на растровый диск 1

При приложении напряжения от генератора пилообразного напряжения к кристаллам горизонтального 15 и вертикального 16 отражателей кристаллы меняют свой коэффициент преломления.

В результате световой луч на выходе каждого из отражателей 15 и 16 смещается на определенную величину. Поскольку луч проходит через два взаимно перпендикулярно отклоняющих от-. ражателя 15 и 16, результирующей траекторией луча является дуга. Таким образом, при подаче пилообразного напряжения (фиг.2) на электрооптический сканатор 3 на его выходе образуется луч, совершающий сканирование по дуге с постоянной угловой

:скоростью,. Длина дуги сканирования луча равна длине дуги, на которой расположены первый 4 и второй 5 фотоприемники положения и измерительный фотоприемник 6 (фиг.З).

При движении луча в направлении вращения вала 2 по прозрачной метке растрового диска 1 измерительный фотоприемник 6 формирует импульс -,, (фиг.2), длительность которого равна " Г 2 б

1 8

1 где д, — угловая скорость луча; и — угловая скорость метки;

Я вЂ” угловая ширина метки.

При движении луча в направлении, противоположном направлению вращения вала 2, длительность импульса с равна " 2

При этом — „, откуда получается

1 выражение для мгновенной угловой скорости объекта шения с выхода схемы 7 формирования строба, а на третий вход — высокочастотные импульсы заполнения с выхода генератора 9 эталонной частоты.

В результате на выходе схемы 8 совпадения образуются пачки высокочасI тотных импульсов и, и п с длитель" костью, равной Y., и L2, и несущие информацию об мгновенной угловой скоf0 рости вала.

Поскольку метки растрового диска

1 непрерывно движутся, то наступает момент, когда очередная метка пересекает границу измерительного фотоприемника 6. Это приводит к ошибкам формирования импульсов, и 1-2 и, следовательно, к ошибкам измерения .

Поэтому в устройство введены первый

4 и второй 5 фотоприемникг положения, схема 7 формирования строба, а расположение фотоприемников выбрано так, что расстояние между первым 4 и вторым 5 фотоприемниками положения и расстояние между вторым фотоприемником 5 положения и измерительным фотоприемником 6 равно половине расстояния между соседними метками, при этом длина измерительного фотоприемника больше расстояния между соседними метками на ширину одной метки.

Именно при таком расположении фотоприемников 4, 5 и 6 и введении указанных блоков удается обрабатывать импульсы „ и от той метки, которая в данный момент времени расположена полностью над измерительным фотоприемником 6, и не обрабатывать импульсы и от той метки, кото-! рая пересекает границу измерительного фотоприемника 6.

Предположим, растровый диск 1 находится в таком положении, что его метки расположены так, как показано на фиг.З. Поскольку метка " находится

Ю напротив первого фотоприемника 4 положения, то при прохождении луча ОКГ на его выходе появляется сигнал, который, поступив на первый вход триггера 17, переключает его так, что на его первом выходе имеется "1", а на втором — "0". При этом первая схема

И 18 пропускает импульсы, поступающие на второй ее вход с второго выхода

-Импульсы прямого и обратного хода луча,и с выхода измерительного фотоприемника 6 поступают на второй вход схемы 8 совпадения, на первый вход которой поступает строб разределителя 10 (фиг.2) . Эти импульсы соответствуют моменту времени, когда луч проходит над левой половиной измерительного фотоприемника 6. Вторая схема И 19 закрыта по первому входу "0" °

2007

t0

5с

5 128

Таким образом, на выходе схемы 7 формирования строба образуется строб в момент прохождения лучом по левой половине измерительного фотоприемника

6. Схема 8 совпадения заполняет импульсами эталонной частоты только импульсы >. и L, которые соответствуют метке В. При этом в момент прохождения луча по метке С схема 8 совпадения закрыта по первому входу отсутствием строба. На вход блока 11 обработки проходят высокочастотные пачки импульсов и, и п, соответствующие только метке В, до тех пор, пока метка В движется над левой половиной измерительного фотоприемника 6 (фиг.3). Это эквивалентно благодаря указанному взаимному расположению фотопр«емников 4, 5 и 6 движению метки А между первым 4 и вторым 5 фотоприемниками положения.

При дальнейшем движении растрового диска 1 метка А проходит над вторым фотоприемником 5 положения, который переключает триггер 17 в другое устойчивое состояние. На первом входе первой схемы И 18 "0" — она закрыта, на первом входе второй схемы И 19 "1" — она пропускает импульсы с третьего выхода делителя 10.

В результате на выходе схемы 7 формирования строба формируется строб (фиг.2), который поступает на первый вход схемы 8 совпадения. Последняя пропускает только высокочастотные пачки п и п от метки В, т.е. соот2 ветствующ>ие прохождению луча по правой половине измерительного фотоприемника 6 (фиг,3), Это продолжается до тех пор, пока метка В движется над правой половиной измерительного фотоприемника 6.

Затем над первым фотоприемником 4 положения проходит очередная метка

D что соответствует нахождению метки А над левой половиной фотоприемника 6, и схема 7 формирования строба вновь формирует стробы (фиг.2), соответствующие моментам времени, когда луч проходит над левой половиной измерительного фотоприемника 6, С выхода схемы 8 совпадения высокочастотные пачки и и n, число импульсов в которых несет информацию о мгновенной угловой скорости, поступают на первые входы вычитающего

20 и,суммирующего 21 счетчиков. Вычитающий счетчик 20 производит операцию вычитания числа импульсов пачки обратного хода п из числа импуль2 сов пачки прямого хода n, а суммирующий счетчик 21 производит сложение п, и п . Запись и обнуление вычитающего 20 и суммирующего 21 счетчиков производится импульсами, поступающими на их вторые входы с четвертого выхода делителя 10.

Цифровой код с выходов вычитающего 20 и суммирующего 21 счетчиков несущий информацию о разности (i,- <4 и сумме (>,+ . ), поступает на первый и второй вход схемы 22 деления, которая производит операцию деления и умножения на постоянное значение п, -n< — что и является мерой

1 и +n >

2 мгновенной угловой скорости объекта.

Цифровой код мгновенной угловой скорости фиксируется на регистрирующем блоке 12. Выход блока 11 обработки можно легко подключить к входу ЭВК для проведения спектрального анализа сигнала мгновенной угловой скорости объекта.

Формула изобретения

Устройство для измерения мгновенной скорости вращения объекта, содержащее растровый диск с метками, закрепленный на объекте, источник света и измерительный фотоприемник, оптически согласованные через растровый диск и блок обработки, подключенный выходом к регистратору, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения погрешности, в него введены управляемый электрооптический сканатор, установленный между источником света и растровым диском, два фотоприемника положения, схема формирования строба, генератор эталонной частоты, делитель и схема совпадений, при этом расстояние между фотоприемниками положения и расстояние, между вторым фотоприемником положения и измерительным фотоприемником превыШает расстояние между соседними метками растрового диска на ширину одной метки, выходы фотоприемников положения подключены к первому и второму входам схемы формирования строба, соединенной выходом с первым входом схемы совпадений, второй и третий входы которой подключены соответственно к выходу измерительного фотоприемника и выходу генератоиг ЛЯГ сюкиР06ииий л ЙР

Ю

w2 . C3

Составитель Ю.Власов

Редактор И.Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7259/42

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д, 4/5

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

7 1282007 8" ра эталонной частоты, соединенного ему и четвертому входам схемы формитакже с входом делителя, первый вы- рования строба, а четвертый выход - к ход которого подключен к управляемо- первому входу блока обработки, второй му входу электрооптического сканато- вход которого соединен с выходом схера, второй и третий выходы — к треть-,5 мы совпадений.