Озмя о латентно • lt; тек11ичес1у-. я—chuaiiotzka

ОПИСАНИЕ ИЗОБ РЕТ ЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ33 332 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 09.11.1970 (йй 1398855/18-10 1. Кл. б 01 г 25 ением заявкиприсо Приоритет омитет по де изобретений и открыт при Совете Министре СССРаявите СПОСОБ ЧИСЛОВОГО ЕРЕНИ ВИГА ФАЗЫ жении датчика, принятому за начальное, и в процессе измерения вычитать эту величину из последующих значений сдвига фазы сигнала г.5 Кроме того, при использовании известногоспособа необходимо считать импульсы высокой частоты.Целью изобретения является упрощениецифрового измерения сдвига фазы датчиков 10 перемещений,Для этого также используют сигнал эталоннои частоты 1 э, превышающий опорную частотув целое число и раз. В предлагаемом способе выбирают число а 1 такое, что вьшолняет ся равенство п, /г=гг, где юг=1, 2, , п, черезпромежутки времени, длительностью т в п, раз меньшие периода сигнала г на выходе фазо 1вого датчика (т= ), определяют мгнои, Л20 венное значение сигнала эталонной частоты аи подсчитывают число периодов изменения измеренных значений сигнала частоты ,.Сущность предлагаемого способа лучшевсего объяснима в том случае, когда макси мальная скорость перемещения датчика незначительна и число и, можно выбрать равным единице.В этомы период0 Изобретение относится к числовой измерительной технике и программному управлению станками и приборами.В фазовых датчиках перемещений подвижных узлов, станков и приборов (датчики типа Индуктосин, вращающийся трансформатор и др.) используют способ числового непосредственного (не компенсационного) измерения сдвига фазы между сигналом опорной частотына входе датчика и сигналом частоты,г на выходе датчика.В этом способе сдвиг фазы преобразуют во временной интервал, в течение которого производят счет импульсов, следующих с эталонной частотой которую выбирают равной ,=У,= - =п, где г. - перемещение датчика, соответствующее повороту фазы частотыг на 360, а Л - дискретность отсчета перемещений датчика.Однако такой способ характеризуется сложностью установки начала отсчета перемещения.датчика в любом его положении, что необходимо, например, при использовании датчиков в большинстве систем программного управления и цифрового отсчета. Для установки начала отсчета в любом положении фазового датчика приходится запоминать в числовом виде величину сдвига фазы выходного сигнала г относительно опорного сигналав полослучае промежутки времени т рави1сигнала 1 (т= - ), поэтому определЛние мгновенного значения сигнала эталонной1 частоты , осуществляют через периоды - ,Л например, в начале каждого периода сигналаЕсли перемещение датчика и, следовательно, сдвиг фазы сигнала , отсутствуют, то мгновенные значения сигналаизмеренные1через периоды т= - , имеют одни и те жеЛ значения,Если датчик перемещается, то сдвигаетсяфаза сигнала , относительно опорного сигналаи сигнала эталонной частоты ,.1Тогда измеренные через периоды т=Лмгновенные значения сигнала частоты , будугиметь различные значения (по амплитуде,фазе или каким-либо другим параметрам измерения). Когда относительный сдвиг фазысигналов частот , идостигнет величины, рав 2 лной измеренные мгновенные значенияисигнала , изменяется на один полный период.Подсчитывая число указанных периодов, мыопределим сдвиг фазы, получаемый при дви 2женин датчика с дискретностью измерения -иЕсли же скорость перемещения датчика значительна, то через один период измерения1= - определяемое мгновенное значение сигЛнала , может измениться на недопустимобольшую величину, например более, чем наодин период, что приведет к ошибке измерения. Поэтому при значительных скоростях перемещения необходимо уменьшить периоды1измерения т в целое число раз и,(т= )и,ЛПри выборе числа и, должно соблюдатьсяравенство и=йи(1=1, 2, , и), т. е. и должно быть меньше числа и в целое число раз илиравно ему. В этом случае при отсутствии пере.мещений и, следовательно, сдвига фазы сиг.нала , измеряемые мгновенные значения сигнала , имеют одно и то же значение. Если жеи%и(1=1, 2, , и), то определяемые через1периоды т= мгновенные значения сиги,Лнала , будут изменяться при отсутствии перемещений, что приведет к ошибке измерения.Таким образом, в предложенном способепроизводится измерение приращения сдвигафазы, что как раз и необходимо в датчикахперемещений станков и приборов, а не величины самого сдвига, как это осуществляется визвестном способе, Поэтому начало отсчетаизмерения перемещений может быть выбранов любой момент при любом положении датчика.В предложенном способе счет периодов изменения сигнала , ведется со скоростью прямо пропорциональной скорости перемещениядатчика, т. е, скорость счета на несколько порядков ниже, чем скорость счета импульсовэталонной частоты в известном способе непо 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 4средственного отсчета сдвига фазы. Например, при скорости перемещения датчика 1 м/сек и дискретности А=1 мкм скорость счета дискретных участков Л равна 1000 кгпв, т. е. в 20 раз ниже, чем в приведенном ранее примере.Предложенный способ применим только в тех случаях, когда в процессе измерения датчик перемещается в одну какую-либо сторону, Если же перемещение датчика в процессе одного цикла измерения является знакопеременным, что, например, часто происходит в станках с программным управлением, то предложенный способ приведет к ошибке измерения, так как подсчет периодов сигнала частоты 1, ведется без учета направления перемещения датчика, Учет направления перемещения датчика может производиться различными способами.С целью исключения ошибки измерения сдвига фазы при знакопеременных перемещениях датчика определяют знак изменения сдвига фазы между сигналамии ь а подсчет числа периодов указанных выше значений сигнала , осуществляют с учетом знака изменения сдвига фазы: при положительном знаке указанные периоды складывают, при отрицательном знаке - вычитают.Очевидно, что в этом случае погрешность измерения отсутствует независимо от того, являются перемещения датчика однонаправленными или носят знакопеременный характер.Промежутки времени т, через которые производят измерение мгновенных значений сигнала 1"могут быть получены различными способами, С целью упрощения получения промежутков т частоту , сигнала на выходе датчика умножают в и раз и получают частоту и, ,. При этом периоды частоты и равны1п,ЛЭти периоды умноженной частоты и используют для измерения мгновенных значений сигнала частоты аОпределение мгновенных значений и подсчет периодов изменения сигнала эталонной частоты , также может осуществляться различными способами, В том случае, когда про. изводят умножение частотыв и, раз и при этом выбирают и,=и производят наложение частот , и и и подсчитывают число периодов биений, получаемых в результате наложения указанных частот.Действительно, когда фаза измеряемого сигнала частотысместится относительно фазы2 копорного сигнала частотына - часть своеголпериода, относительный сдвиг фаз сигналов частоты ,=и и частоты ибудет в и раз большим (так как и = и) т, е, равен 2 л.Это соответствует одному периоду биений, получаемых при наложении частот , и иД. Подсчитывая число периодов биений, мы опрег;делим сдвиг фазы с дискретностью - .и331332 Предмет изобретения Составитель Г. Кучеренко Техред 3, Тараненко Редактор Л. Народная Корректор Е. Исакова Заказ 919/14 Изд.342 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС 1Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 В случае знакопеременного движения датчика, определение знака сдвига фазы может осуществляться способом, в котором эталонный сигнал , выполняют многофазным и определяют последовательность чередования фаз измеренных значений сигнала частоты ,. При одной последовательности знак изменения сдвига фазы считают положительным, а при обратной последовательности - отрицательным. Например, выполняют сигнал частоты трехфазным. Тогда при чередовании фаз с последовательностью 1 - 2 - 3 - 1 и так далее изменение сдвига фазы считают положительным, а при чередовании фаз с последовательностью 3 - 2 - 1 - 3 и так далее - отрицательным.Предложенный способ может быть применен в системах программного управления и устройствах цифрового отсчета станков, машин и приборов, использующих фазовые датчики перемещений. 1. Способ числового измерения сдвига фазы между сигналом опорной частоты на входе фазового датчика перемещения и сигналом на выходе датчика с помощью сигнала эталонной частоты, превышающей опорную частоту в целое число раз и синхронизированной с ней, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерения, периоды сигнала на выходе фазового датчика делят ца интервалы времени так, чтобы отношение периода указанного сигнала к упомянутому интервалу времени было больше в целое число раз или равно кратности частот опорной и эталонной; в моменты времени, разделенные упомянутыми интервалами, определяют мгновенные значения сигнала эта лонной частоты и подсчитывают число периодов изменения измеренных мгновенных значений сигнала эталонной частоты.2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что, сцелью исключения погрешности измерения при 10 знакопеременных перемещениях датчика,определяют знак изменения сдвига фазы и при положительном знаке указанные периоды складывают, а прп отрицательном - вычитают.15 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, сцелью упрощения определения мгновенных значений и подсчета периодов изменения измеренных значений сигнала эталонной частоты при равенстве отношений частот эталонной н 20 опорной, с одной стороны, и периода сигналадатчика к интервалу измерения, с другой стороны, производят умножение частоты сигнала датчика на число, равное указанному отношению, осуществляют взаимное наложение 25 сигналов умноженной частоты и эталонной иподсчитывают число периодов биений, получаемых в результате наложения.4, Способ по пп. 1 и 2, отличающайся тем,что, с целью упрощения определения знака 30 изменения сдвига фазы, формируют многофазный сигнал эталонной частоты и определяют последовательность чередования фаз измеренных значений сигнала эталонной частоты, по которой судят о направлении перемещения,