Оптический датчик перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) Я 536 А ТЕЛЬСТ Ф 40дных проблеми АН УССРПляцко Бюл. рикл мати Г.В. ий 8) льство СССР 11001 1967. вид01 и УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ(54) (57) 1. ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий источник света, световод, фотоприемник и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что,. с целью повышения чувствительности и точности измерений, он снабжен двумя диодами, двумя операционными усилителями, двумя делителями напряжения, двумя коммутаторами, триггером, генератором модулирующей частоты и резистором, световод выполнен в виде замкнутой системы из пяти последовательно соединенных групп пакетов подводящих и отводящих светопроводов,четыре группы общих торцов которых соответственно оптически связаны с основным источником света, опорнымфотоприемником, опорным источникомсвета и основным фотоприемником,а пятая группа общих торцов предназначена для оптической связи с перемещающимся объектом, при этом основной источник света и опорныйисточник света через диоды подключены к выходам соответствующихоперационных усилителей, инвертирующие входы которых соединены иподключены к опорному фотоприемнику, а неинвертирующие входы черезделители напряжения и коммутаторыподключены к выходам триггера, входкоторого подключен к генератору модлирующей частоты. 2. Датчикпоп. 1, о тли - ч а ю щ и й с я тем, что он снаб селективным усилителем, корректором фазы и демодулятором, основно фотоприемник через селективный усилитель и корректор фазы подклю чен к демодулятору, управляемые входы которого подключены к выходам триггера, а выход подключен к регистрирующему прибору.1188536 3Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного измерения перемещений и вибраций в широкомдиапазоне частот. 5Цель изобретения - повышениечувствительности и точности измерений.На чертеже изображена схема датчика,Датчик содержит световод 1, состоящий иэ пяти групп пакетов отводящих и подводящих светопроводов, у четырех групп общих торцов светопроводов соответственно расположены: 15основной источник 2 света, опорныйфотоприемник 3, опорный источник4 света, основной фотоприемник 5,а пятая группа предназначена длясвязи с отражающей поверхностью 20перемещающегося объекта 6. Основнойисточник 2 света подключен к выходупервого операционного усилителя 7.Опорный источник 4 света подключенк выходу второго операционного усилителя 8. Инвертирующие входыусилителей 7 и 8 соединены и подключены к делителю напряжения, состоящему из опорного фотоприемника 3и резистора 9, подключенного к источнику 10 стабилизированного напряжения. Неинвертирующие входыусилителя 7 через делитель 11напряжения и коммутатор 12 и усилителя 8 через делитель 13 напряженияи коммутатор 14 подключены кисточнику 10 стабилизированногонапряжения. Управляемые входы коммутаторов 12 и 14 соответственно подключены к й и й,-выходам триггера 15, счетный вход которогоподключен к генератору 16 модулирующей частоты. Основной фотоприемник5 подключен к селективному усилителю 17, а его выход через корректор18 фазы подключен к демодулятору 19,управляемые входы которого подключены к Я и 9 -выходам триггера15Выход демодулятора 19 подключен к регистрирующему прибору 20. Основной источник 2 света подключенк усилителю 7 через первый диод 21,а опорный источник 4 подключен кусилителю 8 через второй диод 22,Оптический датчик перемещений 55 работает следующим образом,Световой поток от основного источника 2 света через отводящий пакет светопроводов световода 1 попадает на отражающую поверхность исследуемого объекта 6, где предварительно установлен необходимый начальный зазор между торцом свето- вода и отражающей поверхностью объекта 6, отражаясь от которой, световой поток по подводящему пакету светопроводов направляется на основной фотоприемник 5, на который также поступает по подводящему пакету светопроводов световой поток опорного источника 4 света. Модуляция светового потока основного источника 2 света и опорного источника 4 света осуществляется подачей на неинвертирующие входы операционных усилителей 7 и 8 периодических колебаний прямоугольной формы положительного напряжения с источника 10 стабилизированного напряжения, преобразование постоянного напряжения которого в два противофазных колебания прямоугольной формы происходит с помощью коммутаторов 12 и 14. На управляемые входы коммутаторов 12 и 14 подаются соответственно противофаэные колебания прямоугольной формы с Й и Я -выходов триггера 15. На счетный вход триггера 15 сигнал поступает с генератора 16 модулирующей частоты.Стабилизация уровня светового потока основного 2 и опорного 4 источников света производится дискретно (импульсно). При этом в качестве элемента контроля используется поочередно с частотой модуляции опорный фотоприемник 3, включенный в цепь обратной связи операционных усилителей 7 и 8. Схема стабилизации работает следующим образом.При отсутствии напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 7 напряжения на его инвертирующем входе положительно, а на выходе отрицательно, диод 21 заперт, а на источник 2 света не поступает напряжение питания. После прихода импульса положительной полярности на неинвертирующий вход усилителя 7 с амплитудой, превьппающей напряжение на инвертирующем входе, на его выходе появляется импульс положительной полярности, который через диод 21 поступает на основной источник 2 света. Затем3 1 световой поток с источника 2 света через подводящий пакет светопроводов попадает на опорный фотоприемник 3, напряжение обратной связи с которого подается на инвертирующие входы операционных усилителей 7 и 8. Во время наличия импульса на неинвертирующем входе операционного усилителя 7 осуществляется стабилизация светового потока на заданном уровне. Аналогично происходит процесс стабилизации уровня светового потока опорного источника 4 света.Таким образом, от основного и опорного источников света получаем соответственно световой поток в виде последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутых по фазе на 180 ф, со стабильным соотношением Составитель Е.ГлазковТехред Ж.Кастелевич рректор Е.Сирохм едактор Е.Копч Тираж 650НИИПИ Государственного копо делам изобретений и13035 Москва, Ж, Раушилиал ППП "Патент", г. Уж аказ 6733/4 Подписноитета СССРткрытий ая наб., дтная, 4 од, ул, Пр 1885364уровней и стабильной скважностью,равной 2.Измеряемое перемещение (изменениезазора относительно своего начального положения) приводит к разбалансу (модуляции) поступающего нафотоприемник 5 светового потока основного источника 2 света относительно поступающего на данный фото- .10 приемник 5 светового потока опорного источника 4 света. При этом навыходе фотоприемника 5 появляетсясигнал прямоугольной формы, амплитуда которого пропорциональна вели чине перемещений. Данный сигналпосле усиления селективным усилителем17 через корректор 18 поступаетна демодулятор 19, с выхода которогодемодулированный сигнал направляетсяна регистрирующий прибор 20.