Устройство для измерения перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСЭЮЯЙЮНесйикРЕСПУБЛИН ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им, М,А. Суслова (72) М.В. Лысенко и Г.А. Пустовало (53) 531.7(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР Р 742704, кл. О 01 В 11/00, 1977.Авторское свидетельство СССР У 960528, кл. О 01 В 21/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕШЕНИЙ(57) Устройство для измерения перемещений относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении амплитуды вибраций 801211 03 А151) 4 О 01 В 21/00 объектов, а также при измерении линейных перемещений. Цель изобретения - повышение точности измерений и обеспечение измерений объектов с переменной яркостью - достигается выполнением Фоторегистратора двухканальным и снабжением схемы фото- датчиком Фоновой засветки. Эти элементы подключаются по дифференциальной схеме к операционным усилителям, соединенным по выходам с вычитателем, а по входам - с сумматором, выход и вход которого связаны между собой через множители и соединены с входами операционных усилителей, что позволяет компенсировать ошибки измерения, связанные с изменением яркости фонового излучения, освещенности и коэффициента отражения объекта, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных перемещений, а также для измерений амплитуды вибраций объектов, в частности 5объектов, нагретых до высоких температур так, что сам объект можетстать источником излучения.Целью изобретения является повышение точности и обеспечение изме- Орения объектов с переменной яркостью.На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - расположение оконмаски в плоскости, перпендикулярнойоси светового потока. 15Устройство состоит из осветителя 1, служащего для освещения контролируемого объекта 2, расположенного за тепловым экраном 3, служащимдля тепловой защиты устройства, объектива 4, служащего для созданиянеобходимого масштаба, светоделительного элемента 5, служащего для разделения светового потока на два,окуляров б и 7, служащих для фокусировки изображения на отверстия 8и 9 маски, имеющие форму треугольников, расположенных между линзами объективов, фотоприемников 10 и11, ра"положенных в фокусах окуля З 0ров 6 и 7 и служащих для преобразования светового потока в электрический сигнал, фотодатчика 12 фонового излучения, расположенного в фокусе оптической системы 13, операционных усилителей 14 и 15, сопротивлений 16 обратной связи, сумматора 17, аналоговых множителей 18 и19 и вычитателя 20.Входы операционных усилителей 14 40 и 15 соединены с дифференциально включенными фотоприемниками 10 и11 и фотодатчиком 12, эти же входычерез сопротивления 16 обратной связи соединены с выходами множителей 18 и 19, выходы операционныхусилителей 4 и 15 соединены с входами вычитателя 20 и первыми входами множителей 18 и 19 соответст-, венно, вторые входы множителей 18 и 19 соединены с выходом суммато-. ра 17, входы сумматора 17 соединены с выходами множителей 18 и19. Информация об амплитуде перемещений исследуемого объекта 2 снимается с выхода вычитателя 20.Устройство раоотает следующим образом. Световой поток осветителя 1,отраженный от исследуемого объекта 2, проходит последовательно через тепловой экран 3, объектив 4,светоделительный элемент 5 и, разделенный на два световых потока,через отверстия 8 и 9 маски попадает на фотоприемники 10 и 11, гдеформируются изображения 21При неподвижном объекте 2 сигнал с фотоприемников 1 О и 11 равен1 =1, +К(КЕ +Е ) (1)где 1, - величина фонового освещения;а. - коэффициент, пропорциональный чувствительности фотоприемника и геометрии окнамаски;В - высота передней плоскостиконтролируемого объектаф 2;К - коэффициент отражения объекта 2;Ео - освещенность, создаваемаяосветителем 1;Ет - освещенность, создаваемаятермическим разогревом объекта 2,При смещении контрЬлируемого объекта 2 на величину х сигнал с фотоприемников 10 и 11 соответственноравен1 = 1 +46(КЕо +Ет)(+х), (2)1 г = 1,р +о 3(КЕ+ Е,)(1-х), (3)сигнал с выхода фотодатчика 12 равен 2 1 ср Тогда на входах операционных усилителей 14 и 15 сигналравен=1 -Ъ (4)1, =1 г (5)Обозначим сигнал на выходах операционных усилителей 4 и 15 черезБ и Пг, а на выходах множителей 18и 19 через 1 и 1 соответственно.Тогда на выходе сумматора 17 сигналравен Ч, +1 г, на выходе множителей 18и 9У= (1 + Уг) (6)Уг = (1 л+ 1 г)Ог (7)Из условия баланса операционных усилителей 14 и 15 имеем:(8)1 гк -1, = 0 (9)где Н - сопротивление обратнои связи.Решая (6) и (7) с учетом (8) и (9)получим значение сигнала на выходевычитателя 20:11 12 (1 О)+1211603 иг,.2 вНИИПИ Заказ 634/47 Тираж 671 По исноефилиал ППП Щ Патеит, г.Уж ород, ул.Проектна-И= 2 х,Таким образом, в устройстве выходной сигнал не зависит от параметров 51 , с(,Р К, Е, Ет, а является функцией линь перемещения исследуемогообъекта. Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее осветитель, маску с отверстиями, фоторегистрирующую систему и блок обработки информации, отверстия маски выполнены в виде двух треугольников, развернутых навстречу один другому и симметричных относительно центра маски, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше О ния точности измерения и обеспечения измерения объектов с переменной яркостью, оно снабжено объективом и светоделительным элементом, устанавливаемым по ходу отраженного светового луча перед Аоторегистрирующей системой, фотодатчиком фоновой засветки и оптической системой, установленнойперед ним, маска с отверстиями выполнена из двух автономных частей, каждая из которых снабжена окуляром исодержит одно из отверстий, фоторегистрирующая система - в виде двухфотоприемников, каждый из которыхустановлен напротив соответствующего отверстия маски, блок обработкиинформации - в виде сумматора, вычитателя, двух аналоговых множителей и двух операционных усилителей,входы которых соединены с дифференциально включенными фотоприемниками ифотодатчиком фоновой засветки и через сопротивления обратной связи -с выходами аналоговых йюжителей,выходы операционных усилителей соединены с соответствукицими входамивычитателей и с первыми входами аналоговых множителей, вторые входыкоторых соединены с выходом сумматора, входы которого соединеныс выходами соответствующих аналоговых, множителей, выход вычитателя является выходом устройства.