SU1265476A1 - Optoelectronic device for measuring linear and angular displacements - Google Patents
Optoelectronic device for measuring linear and angular displacements Download PDFInfo
- Publication number
- SU1265476A1 SU1265476A1 SU853886941A SU3886941A SU1265476A1 SU 1265476 A1 SU1265476 A1 SU 1265476A1 SU 853886941 A SU853886941 A SU 853886941A SU 3886941 A SU3886941 A SU 3886941A SU 1265476 A1 SU1265476 A1 SU 1265476A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- signal
- pulses
- discrete
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени линейных и угловых перемещений объектов, в частности дл измерени угловых колебаний при виброиспытани х. Целью изобретени вл етс повышение точности и расширение динамического диапазона измерений угловых перемещений за счет повышени уровн сигнала и увеличени объема информации. Устройство позвол ет за счет двух сумматоров, дифференциального усилител , двухполупериодного выпр мител и определенных св зей их как между собой, так и с дискретным фотопреобразователем, а также дополнительных св зей устройства с узлом управлени , увеличить уровень информационного сигнала, так как сигнал снимаетс не с одного фотоприемника линейки, а со всех сразу, что дает возможность расширить динамический диапазон,т.е. динамический диапазон в устройстве определ ете линейными размерами всей линейки фотоприемников , а не размерами одного фотоприемника . Св зь линеек фотоприемников с двум сумматорами и св зи cyrtматоров с входами дифференциального усилител , позвол ют выдел ть с выходов сумматоров разностный информационньй сигнал высокого уровн , что . снижает чувствительность устройства к вйешним воздействи м. 1 з.п. .ф-лы, 2 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure linear and angular displacements of objects, in particular, to measure angular oscillations during vibration tests. The aim of the invention is to improve the accuracy and broaden the dynamic range of angular displacement measurements by increasing the signal level and increasing the amount of information. The device allows at the expense of two adders, a differential amplifier, a full-wave rectifier and certain connections between them, as well as with a discrete photovoltage converter, as well as additional connections of the device with the control node, to increase the level of the information signal, since the signal is not removed from one photodetector line, and from all at once, which makes it possible to expand the dynamic range, that is, the dynamic range in the device is determined by the linear dimensions of the entire range of photodetectors, and not by the size of a single photodetector. The connection of the photodetector lines with two adders and the connections of cyrtmators with the inputs of the differential amplifier allow to distinguish a high-level difference information signal from the outputs of the adders. reduces the sensitivity of the device to extreme effects. 1 s. .f-ly, 2 Il.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений контролируемых объектов, в частности для измерения угловых колебаний, например, при виброиспытаниях изделий.The invention relates to measuring technique and can be used to measure linear and angular movements of controlled objects, in particular for measuring angular vibrations, for example, during vibration testing of products.
Целью изобретения является повышех ние точности и расширение динамического диапазона измерений угловых перемещений за счет увеличения уровня информационного сигнала.The aim of the invention is to increase accuracy and expand the dynamic range of measurements of angular displacements by increasing the level of the information signal.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.. 2 графики сигналов на элементах схемы.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; on .. 2 graphs of the signals on the circuit elements.
Оптико-электронное устройство для измерения линейных и угловых перемещений состоит из оптической системы 1 для формирования интерференционных или муаровых полос, соединенных последовательно дискретного фотопреобразователя 2, оптически связанного с системой 1, блока 3 формирователей, блока 4 счета и блока 5 индикации. Блок 3 формирователей выполнен в виде усилительного узла 6, коммутатора 7, элемента И;8 и соединен-’ пых последовательно генератора 9 тактовых импульсов и узла 10 управления, причем выходы усилительного узла 6 и основные выходы узла 10 управления соединены с коммутатором 7, выход которого соединен с первым входом элемента И 8 и вторым входом узла 10 управления. Первый дополнительный выход узла 10 управления соединен с вторым входом элемента И 8, а второйс вторым входом блока 4 счета. Выход генератора 9 тактовых импульсов соединен с третьим входом элемента И 8, выход которого подключен к первому входу блока 4 счета. Устройство содержит также первый сумматор 11, второй сумматор 12, дифференциальный усилитель 13, двухполупериодный выпрямитель 14, схему 15 сравнения, состоящую из последовательно соединенных второго дифференциального усилителя 16 и компаратора 17, генератор 18 • пилообразного напряжения и второй элемент И 19, второй вход которого связан с выходом умножителя 20 частоты, а выход подключен к третьему входу блока 4 счета. Второй вход схемы 15 сравнения связан с первым выходом двухполупериодного выпрямителя 14 и третьим входом узла 10 управления. Третий вход элемента И 19 связан с четвертым дополнительным выходом узла 10 управления. Первый вход узла 10 управления связан с входом умножителя 20 частоты и третьим входом эле5 мента И 8« Вход генератора 18 пилообразного напряжения связан·с третьим дополнительным выходом узла 10 управления. Первый вход элемента И 19 также связан с четвертым входом 10 узла 10 управления, а второй вход двухполупериодного выпрямителя 14 с вторым входом блока 5 индикации. Дискретный фотопреобразователь 2 служит для преобразования оптического 15 сигнала в электрический и содержит систему параллельных электрически изолированных фотоприемников, выполненную в виде двух линеек, причем ширина одного светочувствительного 20 слоя фотоприемника выбрана меньше ширины интерференционной или муаровой полосы при максимальной частоте их следования, а максимальный угол наклона границы раздела интерференцион25 ных полос не должен превышать линейных размеров всей линейки фотоприемников. В качестве дискретного фотопреобразователя 2 можно применить фотоматрицу и использовать два столбца (линейки фотоприемников).An optical-electronic device for measuring linear and angular displacements consists of an optical system 1 for forming interference or moire bands connected in series with a discrete photoconverter 2, optically coupled to system 1, block 3 of the shapers, block 4 of the account and block 5 of the display. The shaper unit 3 is made in the form of an amplifying unit 6, a switch 7, an And element; 8 and sequentially connected clock pulses generator 9 and a control unit 10, the outputs of the amplifying unit 6 and the main outputs of the control unit 10 being connected to a switch 7, the output of which connected to the first input of the element And 8 and the second input of the control unit 10. The first additional output of the control unit 10 is connected to the second input of the AND element 8, and the second to the second input of the account unit 4. The output of the clock generator 9 is connected to the third input of the And 8 element, the output of which is connected to the first input of the account unit 4. The device also contains a first adder 11, a second adder 12, a differential amplifier 13, a half-wave rectifier 14, a comparison circuit 15 consisting of a second differential amplifier 16 and a comparator 17 connected in series, a sawtooth voltage generator 18 and a second element And 19, the second input of which is connected with the output of the frequency multiplier 20, and the output is connected to the third input of the account unit 4. The second input of the comparison circuit 15 is connected to the first output of the half-wave rectifier 14 and the third input of the control unit 10. The third input of the element And 19 is connected with the fourth additional output of the control unit 10. The first input of the control unit 10 is connected to the input of the frequency multiplier 20 and the third input of the element And 8 “The input of the sawtooth voltage generator 18 is connected with the third additional output of the control unit 10. The first input of the element And 19 is also connected with the fourth input 10 of the control unit 10, and the second input of the half-wave rectifier 14 with the second input of the display unit 5. Discrete photoconverter 2 is used to convert the optical signal 15 into an electric one and contains a system of parallel electrically isolated photodetectors made in the form of two lines, the width of one photosensitive 20 layer of the photodetector being chosen less than the width of the interference or moire band at the maximum repetition rate, and the maximum angle of inclination of the boundary section of interference fringes should not exceed the linear dimensions of the entire line of photodetectors. As a discrete photoconverter 2, you can use the photomatrix and use two columns (line of photodetectors).
Выходы каждой из линеек подключены к входам соответствующего сумматора 12 и 11, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя 13, а выход последнего соеди- : 35 нен с входом двухполупериодного выпрямителя 14. Выходы второй линейки фотоприемников также соединены с входами усилительного узла 6. Узел 10 управления выполнен в виде двоичного счетчика 21, дешифратора- 22, первого элемента И-НЕ 23, первого триггера 24, компаратора 25, интегрирующей RC-цепочки 26, элемента И 27, одновибратора 28, второго элемента И-НЕThe outputs of each of the lines are connected to the inputs of the corresponding adder 12 and 11, the outputs of which are connected to the inputs of the differential amplifier 13, and the output of the last is: 35 is not connected to the input of a half-wave rectifier 14. The outputs of the second line of photodetectors are also connected to the inputs of the amplifier unit 6. Node 10 control is made in the form of a binary counter 21, the decoder-22, the first element AND 23, the first trigger 24, the comparator 25, the integrating RC chain 26, the element 27, the one-shot 28, the second element AND
и. второго триггера 30, причем вход счетчика 21 является первым входом узла 10 управления, выходы дешифратора 22 - основные выходы узла 10 управления, вход первого элемента 50 И-НЕ 23 - второй вход, выход первого триггера 24 - первый дополнитель- ный выход, вход компаратора 25 третий вход, выход одновибратора 28 второй дополнительный выход,выход эле55 мента И 27 - третий дополнительный выход, вход второго элемента И-НЕ 29 четвертый вход, а выход второго триггера является четвертым дополнительным выходом узла 10 управления. Выходы счетчика 21 связаны с входами дешифратора 22, первый выход которого соединен с первым входом первого триггера 24, выход первого элемента И-НЕ 23 связан с 5 вторым входом первого триггера 24. Последний выход дешифратора 22 связан с входом одновибратора 28, выход которого соединен с первым входом второго триггера 30, с первым входом ? Ю элемента И 27 и с входами Сброс счетчика 21 и дешифратора 22. Выход второго элемента И-НЕ 29 связан с вторым входом второго триггера 30, а выход компаратора 25 через интегриру- 15 ющую RC -цепочку 26 подключен к второму входу элемента И 27.and. the second trigger 30, and the input of the counter 21 is the first input of the control unit 10, the outputs of the decoder 22 are the main outputs of the control unit 10, the input of the first element 50 AND 23 is the second input, the output of the first trigger 24 is the first additional output, the input of the comparator 25 third input, single-vibrator output 28 second additional output, AND55 element output 27 - third additional output, input of the second AND-NOT element 29 fourth input, and the output of the second trigger is the fourth additional output of the control unit 10. The outputs of the counter 21 are connected to the inputs of the decoder 22, the first output of which is connected to the first input of the first trigger 24, the output of the first NAND 23 element is connected to the 5 second input of the first trigger 24. The last output of the decoder 22 is connected to the input of the one-shot 28, the output of which is connected to the first input of the second trigger 30, with the first input? Yu element And 27 and with inputs. Reset counter 21 and decoder 22. The output of the second element AND-NOT 29 is connected to the second input of the second trigger 30, and the output of the comparator 25 through the integrating 15 RC chain 26 is connected to the second input of the element And 27.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При наличии угловых смещений 20 объекта относительно горизонтальной оси происходит расхождение опорного и сигнального пучков на выходе оптической системы 1 формирования интерференционных или муаровых полос на 25 угол, равный углу поворота объекта. Расхождение пучков приводит к изменению ширины интерференционных или муаровых полос на величину, равную ь = 2sfc’ 30 где b - ширина одной интерференционной или муаровой полосы;In the presence of angular displacements 20 of the object relative to the horizontal axis, the reference and signal beams diverge at the output of the optical system 1 for forming interference or moire fringes by an angle 25 equal to the angle of rotation of the object. The divergence of beams leads to a change in the width of the interference or moiré fringes at a value equal to v = 2sfc '30 where b - width of one or moire interference bands;
Ъ - длина волны источника монохроматического излучения;B is the wavelength of the source of monochromatic radiation;
ί - угол между опорным и сиг- 35 нальным пучками.ί is the angle between the reference and signal beams.
Фиксируя значение ширины интерференционных или муаровых полос, попадающих на дискретный фотопреобразователь 2, можно однозначно определить40 угловые колебания объекта. Необходимо применять следующие ограничения. Угловые колебания исследуемого объек та лежатBy fixing the value of the width of the interference or moire bands incident on the discrete photoconverter 2, it is possible to unambiguously determine the 40 angular oscillations of the object. The following restrictions apply. The angular vibrations of the object under investigation lie
О & 9 в пределах х arc^i d где θ - угол отклонения поверхности контролируемого объекта относительно го- 50 ризонтальной оси в вертикальной плоскости, нормальной к падающему на нее пучку;О & 9 within х arc ^ id where θ is the angle of deviation of the surface of the controlled object relative to the horizontal axis in the vertical plane normal to the beam incident on it;
R - радиус окружности созда- 55 ваемой пучком с выхода монохроматического излучателя;R is the radius of the circle created by the beam from the output of the monochromatic emitter;
J - расстояние от контролируемого объекта до плоскости, на которой сходятся опорный и сигнальный пучки.J is the distance from the controlled object to the plane on which the reference and signal beams converge.
В исходном состоянии, когда плоскость контролируемого объекта нормальна к падающему на нее пучку с выхода монохроматического излучателя, выделяют из интерференционной картины две полосы(с максимальной .и минимальной освещенностью), проецируют их на приемную часть дискретного фотопреобразователя 2, ширина которого равна ширине выделения полос.In the initial state, when the plane of the controlled object is normal to the incident beam from the output of the monochromatic emitter, two bands (with maximum and minimum illumination) are extracted from the interference pattern, they are projected onto the receiving part of the discrete photoconverter 2, the width of which is equal to the width of the strip selection.
При нормальных смещениях объекта происходит перемещение границы раздела двух интерференционных полос по светочувствительной поверхности дискретного фотопреобразователя 2, при этом ширина интерференционных полос остается неизменной. В случае, если контролируемый объект имеет угловые колебания своей поверхности, то изменяется пространственная частота следования интерференционных полос, т.е. изменяется их ширийа.With normal displacements of the object, the interface of the two interference fringes moves along the photosensitive surface of the discrete photoconverter 2, while the width of the interference fringes remains unchanged. If the controlled object has angular oscillations of its surface, then the spatial frequency of the interference fringes changes, i.e. their shiriya changes.
II
С выхода дискретного фотопреобразователя 2 снимаются электрические сигналы и подаются на вход усилитель.ного узла 6, с выхода которого снимается или 0'\ ‘или 1 в зависимости от того, какая полоса в данный момент находится на светочувствительной поверхности фотоприемника дис- , кретного фотопреобразователя 2. Уси-, лительный узел 6 при этом может ‘ .The electrical signals are picked up from the output of the discrete photoconverter 2 and fed to the input of the amplifier unit 6, the output of which is either 0 '\' or 1, depending on which band is currently on the photosensitive surface of the photodetector of the discrete photoconverter 2 . The plug-and-play unit 6 in this case can '.
состоять, например, из усилителей .аналоговых сигналов и компараторов с заданным порогом срабатывания. Генератор 9 тактовых импульсов формирует на выходе (фиг. 2а) последовательность прямоугольных импульсов, которые через счетчик 21 (фиг. 2 S ) поступают на входы дешифратора 22, на выходах последнего формируются импульсы опроса (фиг. 2 δ), которые поочередно через коммутатор 7 опрашивают состояние фотоприемников второй линейки дискретного фотопреобразователя 2. На выходе коммутатора 7 формируется последовательность импульсов (фиг. 2 е), ширина которых определяет ширину интерференционных или муаровых полос, проецируемых на дискретный фотопреобразователь 2. Импульсы с выхода коммутатора 7 поступают на первый вход элемента И 8,consist, for example, of amplifiers. analog signals and comparators with a given threshold. The clock generator 9 generates at the output (Fig. 2a) a sequence of rectangular pulses, which are transmitted through the counter 21 (Fig. 2 S) to the inputs of the decoder 22, the polling pulses (Fig. 2 δ) are generated at the outputs of the latter, which are alternately through the switch 7 interrogate the state of the photodetectors of the second line of the discrete photoconverter 2. At the output of the switch 7, a sequence of pulses is formed (Fig. 2 e), the width of which determines the width of the interference or moire fringes projected onto the discrete photoconverter ovatel 2. The pulses output from the switch 7 provided to a first input of AND 8
1265476 6 объект относительно своей, например, горизонтальной оси (в вертикальной плоскости) может быть определена из выражения arc sin 2 tk а в момент перехода их из состояния 0 в состояние 1 идет разрешение по первому входу элемента И 8. Одновременно с началом цикла опроса элементов дискретного фотопреобразовате- 5 ля 2 первый импульс с выхода дешифратора 22 подается на вход C6poci 'первого триггера 24, перебрасывая его в состояние логической 1 (фиг.2 ^), тем самым формируется сигнал разрешения по второму входу элемента И 8. При появлении информационного сигнала с выхода коммутатора 7 в виде логической 1 с выхода первого элемента И-НЕ 23 снимается инверсный ему сигнал (фиг. 2*), по заднему фронту которого происходит переброс первого триггера 24 в состояние 0 (фиг. 2 ^), тем самым формируется сигнал запрета по второму входу элемента И 8 до конца данного периода опроса элементов второй линейки дискретного фотопреобразователя 2. ’ . Таким образом, импульсы с генератора 9 тактовых импульсов проходят через элемент И 8 на вход блока 4 счета (фиг. 2 и ) с момента появле• ния информационного сигнала на первом входе элемента И 8 и оканчиваются с появлением сигнала запрета (фиг. 2 j) по второму входу элемента И 8. Последний импульс (в каждом периоде опроса) с выхода дешифратора 22 поступает на одновибратор 28, который формирует короткий импульс (фиг.2^) на втором входе блока 4 счета, и по -заднему фронту импульса информация с блока 4 счета заносится в блок 5 индикации. Одновременно импульсы с выхода одновибратора 28 блокируют счет-д0 чик 21 и дешифратор 22, устанавливают второй триггер 30 в состояние , 1 (фиг. 2щ) и через элемент И 27 сбрасывают генератор 13 пилообразного напряжения (фиг. 2 у в момент времени -t4).1265476 6 an object relative to its, for example, horizontal axis (in the vertical plane) can be determined from the expression arc sin 2 tk and at the moment of their transition from state 0 to state 1 there is a resolution at the first input of element 8. At the same time as the cycle of polling elements discrete photoconverter 5 For 2, the first pulse from the output of the decoder 22 is fed to the input C6poci 'of the first trigger 24, transferring it to the logical state 1 (Fig.2 ^), thereby forming a resolution signal for the second input of the element And 8. When the information signal From the output of switch 7 in the form of logical 1, the inverse signal is removed from the output of the first AND-NOT 23 element (Fig. 2 *), along the trailing edge of which the first trigger 24 is transferred to state 0 (Fig. 2 ^), thereby the inhibit signal at the second input of AND element 8 until the end of this polling period of the elements of the second line of discrete photoconverter 2. '. Thus, the pulses from the clock generator 9 pass through the AND element 8 to the input of the counting unit 4 (Fig. 2 and) from the moment the information signal appears at the first input of the And 8 element and end with the occurrence of the inhibit signal (Fig. 2 j) on the second input of element And 8. The last pulse (in each polling period) from the output of the decoder 22 is fed to a single-shot 28, which generates a short pulse (Fig. 2 ^) at the second input of the counting unit 4, and information from the block on the back edge of the pulse 4 accounts are entered in the display unit 5. At the same time, the pulses from the output of the one-shot 28 block the count-d 0 chic 21 and the decoder 22, set the second trigger 30 to state 1 (Fig. 2sc) and reset the sawtooth voltage generator 13 through the And 27 element (Fig. 2 at time -t 4 ).
Частота импульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов выбирается не меньше удвоенной максималь' ной частоты следования интерференционных или муаровых полос, а ширина одного светочувствительного слоя фотоприемника дискретного фотопреобразователя 2 должна быть не больше j самой узкой интерференционной или : муаровой полосы, получаемой при угловых колебаниях объекта). При этом величина угла, на которую смещается где *λThe frequency of pulses from the output of the generator of 9 clock pulses is chosen not less than twice the maximum repetition frequency of interference or moire bands, and the width of one photosensitive layer of the photodetector of the discrete photoconverter 2 should be no more than j the narrowest interference or: moire band obtained by angular oscillations of the object) . In this case, the angle by which shifts where * λ
- угол, на который сместился объект;- the angle at which the object has shifted;
- длина волны источника монохроматического излучения;- the wavelength of the source of monochromatic radiation;
- период следования импульсов с выхода генератора тактовых импульсов;- the pulse repetition period from the output of the clock generator;
- число импульсов, зарегистрированных блоков индикации .- the number of pulses registered blocks of indication.
Следовательно, число импульсов (К), прошедших через элемент И 8 в данном периоде опроса элементов дискретного фотопреобразователя, прямо пропорционально величине углового поворота контролируемого объекта относительно своей горизонтальной оси.Therefore, the number of pulses (K) transmitted through the And 8 element in a given interrogation period of the elements of the discrete photoconverter is directly proportional to the angular rotation of the controlled object relative to its horizontal axis.
При колебаниях относительно, например, горизонтальной оси (в вертикальной плоскости) наклон интерференционных полос на обеих линейках фотоприемников дискретного фотопреобразователя 2 одинаковый, а при вырезании из всей интерференционной · картины незначительного участка, размер которого определяет расстояние между линейками фотоприемников и на котором кривизной интерференционных колец можно пренебречь, линии на обеих линейках ровные. Следовательно, суммарный сигнал, снимаемый с выходов сумматоров 11 и 12 для каждой из линеек, одинаковый, а сигнал на выходе дифференциального усилителя 13 равен нулю (фиг. 2д в момент i0-£, ).. В этом случае с выхода двухполупериодного выпрямителя 14 (фиг. 2м в момент - ί, ) также снимается нулевой сигнал, .который через компаратор 25 (фиг. 2м), интегрирующую RC -цепочку 26 (фиг. 2 в) и элемент И 2Ί (фиг. 2р ) подается на вход генератора 18 пилообразного напряжения, тем самым блокируя последний (фиг. 2 л в момент i0 -t, ). .; С выхода второго дифференциального усилителя 16 схемы 15 сравнения в момент t0 - t, снимается также нулевой сигнал (фиг. 2 <р ) , который через компаратор 17 подается на перWhen fluctuating with respect to, for example, the horizontal axis (in the vertical plane), the slope of the interference bands on both photodetector lines of the discrete photoconverter 2 is the same, and when cutting out a small portion from the entire interference pattern, the size of which determines the distance between the photodetector lines and on which the curvature of the interference rings can be Neglected, the lines on both rulers are flat. Therefore, the total signal taken from the outputs of the adders 11 and 12 for each of the lines is the same, and the signal at the output of the differential amplifier 13 is zero (Fig. 2e at the moment i 0 - £,) .. In this case, from the output of a half-wave rectifier 14 (Fig. 2m at the moment - ί,) a zero signal is also taken. Which signal is supplied through the comparator 25 (Fig. 2m), which integrates the RC chain 26 (Fig. 2c) and the And 2Ί element (Fig. 2p) to the generator input 18 sawtooth voltage, thereby blocking the latter (Fig. 2 l at the time i 0 -t,). .; From the output of the second differential amplifier 16 of the comparison circuit 15 at the time t 0 - t, a zero signal is also taken (Fig. 2 <p), which is fed through the comparator 17 to
1265476' вый вход элемента И 19 (фиг. 2 ц ), блокируя тем самым прохождение импульсов с выхода умножителя 20 частоты на третий вход блока 4 счета (фиг. 2 ю в момент i0 - i, ), и по- 5 казания блока 5 индикации угловых смещений относительно вертикальной оси отсутствуют.1265476 'input of the element And 19 (Fig. 2 c), thereby blocking the passage of pulses from the output of the frequency multiplier 20 to the third input of the account unit 4 (Fig. 2 at the moment i 0 - i,), and 5 5 there are no indications of angular displacements relative to the vertical axis.
При колебаниях относительно вертикальной оси из-за изменения накло- 10 на. границ раздела интерференционных или муаровых полос на выходах сумматоров 11 и 12 появится разный по величине сигнал, а величина разностного сигнала, снимаемого с выхода 15 дифференциального усилителя 13, пропорциональна изменению наклона границ раздела интерференционных или муаровых полос. Величина сигнала с выхода дифференциального усилителя 13 может 20 находиться как в положительной, так и в отрицательной области (фиг.2 л ), в зависимости от того, в какую сторону произошел наклон интерференционных полос на линейках фотоприемников 25 Для приведения величины информационного сигнала с выхода дифференциального усилителя 13 в одну область напряжений (положительную) используется двухполупериодный выпрямитель 14, 39 применение которого позволят повысит! точность измерений, так как отпадает необходимость иметь в генераторе 18 пилообразного напряжения высокостабильный двухполярный источник напряжения для формирования пилообразного напряжения для положительной и отрицательной величин информационного сигнала. Это позволяет также упростить схему управления генератором 4θ 18 пилообразного напряжения. Сигнал с первого выхода двухполупериодного выпрямителя 14 (фиг. 2«) приводит к перебросу компаратора 25 (порог срабатывания которого Иη выбирается 45 вблизи нуля, фиг. 2м).When vibrations about the vertical axis due to a change in inclination of 10 on. the interface of the interference or moire bands at the outputs of the adders 11 and 12 there will be a different signal, and the magnitude of the difference signal taken from the output 15 of the differential amplifier 13 is proportional to the change in the slope of the interface of the interference or moire bands. The magnitude of the signal from the output of the differential amplifier 13 can 20 be both in the positive and in the negative region (Fig. 2 l), depending on which side the interference bands tilt on the lines of the photodetectors 25 To bring the magnitude of the information signal from the differential output amplifier 13 in one voltage region (positive) uses a half-wave rectifier 14, 39 the use of which will increase! measurement accuracy, since there is no need for a sawtooth voltage generator 18 to have a highly stable bipolar voltage source for generating a sawtooth voltage for positive and negative values of the information signal. This also allows to simplify the control circuit of the generator 4 θ 18 sawtooth voltage. The signal from the first output of the half-wave rectifier 14 (Fig. 2 ") leads to the transfer of the comparator 25 (the threshold of which Iη is selected 45 near zero, Fig. 2m).
Положительный перепад сигнала с выхода компаратора 25 (фиг. 2н) через интегрирующую RC-цепочку_26 (фиг. 2 п) и элемент И 27 (фиг, 2 р) 50 приводит к запуску генератора 18 пилообразного напряжения (фиг. 2у)/The positive signal difference from the output of the comparator 25 (Fig. 2n) through the integrating RC-chain_26 (Fig. 2 p) and the element And 27 (Fig. 2 p) 50 leads to the start of the generator 18 sawtooth voltage (Fig. 2U) /
С выхода второго дифференциального усилителя 16 в схеме 15 сравнения снимается сигнал разницы (фиг. 2 ср) 55 между информационным и пилообразным напряжениями (информационный сигнал показан пунктирной линией). В'моменты перехода сигнала с выхода второго дифференциального усилителя 16 через ноль, т.е. когда уровни йнфор·; мационного и пилообразного напряжений совпадают), компаратор 17 меняет свое состояние (фиг. 2ц). Импульсы с выхода компаратора 17 через второй элемент И-НЕ 29 узла 10 управления, где происходит их инверсия (фиг. 2 ц), управляют работой второ-, го триггера 30 так, что в момент перехода сигнала из 0 в 1 триггер 30 перебрасывается из 1 в 0 (фиг. 2 ы) до конца цикла опроса элементов дискретного фотопреобразователя 2. Ширина импульсов, снимаемых с выхода компаратора 17 (фиг. 2 у ), прямо пропорциональна величине информационного сигнала, а следовательно, и угловому смещению объекта.From the output of the second differential amplifier 16 in the comparison circuit 15, a difference signal (Fig. 2 cf) 55 between the information and sawtooth voltages is recorded (the information signal is shown by a dashed line). In the moments of transition of the signal from the output of the second differential amplifier 16 through zero, i.e. when ynfor levels ·; mation and sawtooth stresses coincide), the comparator 17 changes its state (Fig. 2c). The pulses from the output of the comparator 17 through the second AND-NOT element 29 of the control unit 10, where they are inverted (Fig. 2 c), control the operation of the second, trigger 30 so that at the moment the signal changes from 0 to 1, trigger 30 is transferred from 1 to 0 (Fig. 2 s) until the end of the interrogation cycle of the elements of the discrete photoconverter 2. The width of the pulses taken from the output of the comparator 17 (Fig. 2 y) is directly proportional to the value of the information signal, and hence the angular displacement of the object.
Импульсы с.выхода умножителя 20 частоты (фиг. 2 9) через второй элемент И 19 поступают на вход блока 4 счета'(фиг. 2ю), причем момент появления их синхронизирован с появлением информационного сигнала.в виде логической ”1 на первом входе второго элемента И 19 (фиг. 2ц), а окончание - с появлением сигнала запрета в виде логического 0 (фиг. 2м) по третьему входу второго элемента И 19. Скорость нарастания и амплитуда пилообразного напряжения на выходе генератора 18 должны быть достаточными для того, чтобы зафиксировать величину напряжения, снимаемого с выхода дифференциального усилителя 13 при· максимально ожидаемом угловом перемещении объекта.The pulses of the S. output of the frequency multiplier 20 (Fig. 2 9) through the second element And 19 are fed to the input of the counting unit 4 (Fig. 2u), and the moment of their appearance is synchronized with the appearance of the information signal. In the form of a logical ”1 at the first input of the second element And 19 (Fig. 2c), and the end - with the appearance of the inhibit signal in the form of a logical 0 (Fig. 2m) along the third input of the second element And 19. The slew rate and the amplitude of the sawtooth voltage at the output of the generator 18 should be sufficient to fix the value of voltage removed from the output and differential amplifier 13 at the maximum expected angular displacement of the object.
Период следования импульсов сброса с выхода одновибратора 28 выбирается исходя из того, чтобы количество изменений в уровне информационного сигнала за время одного периода Следования импульсов не превышало одного. В этом случае каждое угловое перемещение объекта фиксируется в последующем периоде опроса элементов дискретного фотопреобразователя 2. В момент перехода информационного сигнала через нулевой уровень на выходе компаратора 25 возникает короткий импульс (фиг.2 . н) в момент - tp, который может привести к сбросу генератора 18 пилообразного напряжения. Поэтому для * компенсации этого импульса в узле 10 уп: равления применяется интегрирующая' RS цепочка 26 (фиг.· 2 η в момент -t,).The repetition period of the reset pulses from the output of the one-shot 28 is selected based on the fact that the number of changes in the level of the information signal during one period of the Following pulses does not exceed one. In this case, each angular displacement of the object is recorded in the subsequent period of the interrogation of the elements of the discrete photoconverter 2. At the moment of the information signal passing through the zero level, a short impulse arises at the output of the comparator 25 (Fig. 2 n) at the moment tp, which can lead to a reset of the generator 18 sawtooth voltage. Therefore, to * compensate for this impulse in node 10 unitary enterprise: an integrating 'RS chain 26 is used (Fig. · 2 η at the moment -t,).
При появлении сигнала рассогласования на выходе дифференциального усилителя 13 с второго выхода двух-When the error signal appears at the output of the differential amplifier 13 from the second output of the two
tk arctg полупериодного выпрямителя на дополнительный вход блока 5 индикации поступает информация о знаке сигнала рассогласования, по которому судят о направлении угловых перемещений относительно вертикальной оси.tk arctg of a half-period rectifier, the information on the sign of the error signal, according to which the direction of the angular displacements with respect to the vertical axis is received, is supplied to the additional input of the indication unit 5.
При появлении второго импульса с 10 выхода компаратора 17 (фиг .2 ц, в момент Ц ~^б) после появления первого импульса (фиг. 2 ц, в момент i,s -i4) , в данном периоде опрос элементов дискретного фотопреобразователя 2 им- 15 пульсы с выхода умножителя 20 частоты через второй элемент И 19 не проходят, так как по окончании первого импульса с выходавторого триггера 30 (фиг. 2 uj , момент за -Ц ) посту- . 20 пает сигнал запрета на третий вход второго элемента И 19, который блокирует последний до конца цикла опроса, т.е. до появления следующего импульса сброса с выхода одновибрато- 25 ра 28 (фиг. 2 .When the second pulse appears with the 10th output of the comparator 17 (Fig. 2 c, at the moment C ~ ^ b) after the first pulse (Fig. 2 c, at the time i, s- i 4 ), in this period, the survey of elements of the discrete photoconverter 2 pulse 15 from the output of the frequency multiplier 20 through the second element And 19 do not pass, because at the end of the first pulse from the output of the second trigger 30 (Fig. 2 uj, the moment for -C) is received. 20, a ban signal is sent to the third input of the second AND element 19, which blocks the last one until the end of the polling cycle, i.e. before the appearance of the next reset pulse from the output of a single-shot 25 ra 28 (Fig. 2.
Таким образом, чем больше сигнал . рассогласования на выходе дифференциального усилителя 13, тем большее количество импульсов пройдет на блок 4 счёта, т.е. число импульсов на выходе второго элемента И 19 (фиг.2'0) определяет величину углового перемещения относительно вертикальной оси.Thus, the larger the signal. mismatch at the output of the differential amplifier 13, the greater the number of pulses will pass to the block 4 accounts, i.e. the number of pulses at the output of the second element And 19 (Fig.2'0) determines the amount of angular displacement relative to the vertical axis.
Исходя из разрешающей способное- 35 ти устройства, выбирается частота где - величина углового перемещения контролируемого г объекта относительно вертикальной оси;Based on the resolving power of 35 devices, the frequency is selected where is the magnitude of the angular displacement of the controlled object g relative to the vertical axis;
Т - период следования импульсов на выходе умножителя 20 частоты;T is the pulse repetition period at the output of the frequency multiplier 20;
К - число импульсов на выходе элемента И 19;K is the number of pulses at the output of the element And 19;
- расстояние от контролируемого объекта до плоскости фотоприемников;- the distance from the controlled object to the plane of the photodetectors;
Ά - длина волны источника'излучения .Ά is the wavelength of the radiation source.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853886941A SU1265476A1 (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Optoelectronic device for measuring linear and angular displacements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853886941A SU1265476A1 (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Optoelectronic device for measuring linear and angular displacements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1265476A1 true SU1265476A1 (en) | 1986-10-23 |
Family
ID=21174112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853886941A SU1265476A1 (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Optoelectronic device for measuring linear and angular displacements |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1265476A1 (en) |
-
1985
- 1985-04-19 SU SU853886941A patent/SU1265476A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 781558, кл. G 01 В 11/00, 1980. Авторское свидетельство СССР № 1035419, кл. С 01 В 2t/00, 1983. Авторское свидетельство СССР № 1188533, кл. G 01 В 21/00, 1983.. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4291976A (en) | Digital fiber optic position sensor | |
US4297030A (en) | Method and apparatus for measuring the distance and/or relative elevation between two points | |
US4620237A (en) | Fast scan jitter measuring system for raster scanners | |
US7348544B2 (en) | Optical encoder with discontinuous optical grating | |
JPH05100028A (en) | Method and system of detecting charge integrated distance | |
EP0420287B1 (en) | Pulse counter circuit and displacement measuring device | |
US4595294A (en) | Position detecting device | |
US4569078A (en) | Image sensor | |
EP0096448B1 (en) | Apparatus for determing angular displacements of an object | |
JPS636483A (en) | Time interval measuring instrument | |
SU1265476A1 (en) | Optoelectronic device for measuring linear and angular displacements | |
GB2029153A (en) | Focus detecting device | |
JPS5828615A (en) | Measuring device for extent of shift | |
JPH0769422B2 (en) | Pulse laser range finder | |
EP3696569A1 (en) | Optical phase detector using electrical pulse, and sensing system including the same | |
SU1188535A1 (en) | Optronic device for measuring linear and angular displacements | |
SU1035419A1 (en) | Optical electronic device for measubring linear displacements | |
SU1506316A1 (en) | Focusing device | |
SU1067352A1 (en) | Method and device for measuring object position | |
SU1153276A1 (en) | Device for measuring structure characteristic of atmospheric index of refraction | |
SU1486783A1 (en) | Automated goniometer for measuring angles of polyhedral prisms | |
SU1551984A1 (en) | Device for measuring shift in achromatic band in interferometer | |
JPS56111827A (en) | Synchronizing signal generating method of optical scanner | |
SU1663420A1 (en) | Optronic linear displacement measuring device | |
SU1383126A1 (en) | Device for checking focal length and linear magnification of optic and optotronic systems |