Способ измерения перемещений

Союз Советскик Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ п 877324(51) М. НЛ.з С 01 В 2.1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(2 З) Приоритет Опубликовано 301081, Бюллетень Мо 40Дата опубликование описания Зц 1081(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение. относится к измерительной технике и может найти применение для выполнения высокоточныхлинейных и чгловых измерений в метрологии, системах автоматическогоконтроля и управления, радиоастрономии, точном машиностроении и т.д,Известен фазовый способ измерения угловых и линейных перемещений,заключающийся в фотоэлектрическомпреобразовании перемещения оптической шкалы или индикаторного элемента в сдвиг Фазы электрического сигнала. Согласно этомч способу, оптическую шкалу, представляющую собой прозрачное тело с возбужденной в немультразвуковой волной,. освещают параллельным пччком модулированногопо интенсивности света, частота модуляции которого несколько отличается от частоты ультразвукового канала. Располагают фотоприемник так,чтобы преобразовывал переменную составляющую в одном иэ дифракционныхмаксимумов и электрический сигналразностной частоты. По изменению фазы этого сигнала определяют искомоеперемещение 11,Наиболее близким к предлагаемомуспособу по технической сущности явля ется способ измерения перемещений,заключающийся в том, что измеряемоеперемещение преобразуют с помощьюоптико-электронного интерференционного преобразования с Применениемгармонической модуляции в исходныйэлектрический сигнал, преобразуютисходный сигнал в промежуточный сигнал с начальной фазой, пропорциональной измеряемому перемещению, и определяют начальнчю фазу этого сигналаотносительно сигнала модуляции 23 . Недостатками известного способаявляются большие погрешности измере"ния, связанные с большим числом опе"раций и наличием двчх неидентичныхканалов преобразования. Пель изобретения - повышение точности измерения перемещений. Указанная цель достигается тем, что преобразование исходного электри. ческого сигнала осуществляют пчтем однополупериодного синхронного детек тирования сдвинутым на четверть периода сигналом модуляции и выделения сигнала и-й гармоники частоты моду 877324( - ", (.)для о = 2,1012 Лдьщ) и( Л ьд) функции1 ЛБесселя пооядка 1 и 2 от аргумента15 1 ЛЛ (щ)- длина волны;ь(д - амплитуда модуляции.На чертеже приведено устройстводля осуществления способа.Устройство состоит иэ последовательно связанных оптико"электронногоинтерференционного преобразователя 1с гармоническим модулятором, управляемым от источника 2 модулирующегонапояжения, синхронного однополупериодного детектора 3, частотного селектора 4 и цифрового преобразователя 5разность фаз - код, а также делителяб частоты, вход которого связан с вспомогательным выходом поеобраэователя 5, а первый и второй выходы систочником 2 и синхронным детектором 3 соответственно.Способ осуществляется следующим образом.Преобразователь 5 содержит генера тор вспомогательной частоты шб =Р,ц, где Р - целое число. Сигнал с этого генератора поступает на вспомогательный выход преобразователя 5 и далее , на вход делителя б частоты. На первом выходе делителя б частоты получается после деления по частоте на Р входного сигнала прямоугольный опорный сигнал модуляции с частотой ш, который поступает на источник 2 модулирующего напряжения и далее в преоб" разователь 1. На втором выходе делителя б частоты получается прямоугольный сигнал частоты модуляции ш, но сдвинутый по отношению к сигналу на первом выходе на четверть периода. Этот сигнал является опорным для син" хронного детектора 3. Исходный сигнал, получаемый на выходе оптико-электронного преобразователя 1, равен формула изобретения Способ измерения перемещений, заключающийся в том, что измеряемое перемещение преобразуют с помощью оптико-электронного интерференционного преобразования с применением гармонической модуляции в исходный электри ческий сигнал, преобразуют исходныйсигнал в промежуточный сигнал с начальной фазой, пропорциональной изме.ряемому перемещению, и определяют начальную фазу этого сигнала относиу тельно сигнала модуляции, о т л и ляции, а амплитуду модуляции выбирадют иэ условияЯЛ д").4,(Яд ) и р (д )- функции дддселя порядка 1 и 2 от аргумен 2 У5 та - Ь р,.После операции синхронного однополупериодного детектирования исходного сигнала О сдвинутым на четвертьпериода сигналом модуляции получаютсигнал Ор, равныйОПРАВОЮ 21 Л а(ЯМЗ ж 1 Л СЬХ+22аЬщддд(дидзис дх)-(д(д дд,)-ддд( щ (д)соз сдХ созе 3Ьд-у(дтплдм(+ддд) д(д гид) ..После операции частотной селекцны щ сигнала Ор частотным селектором 4по частоте пж, где и = 1 или 2 номергармоники, и при выполнении условия31 11(в 4для п = 1 или условия 25 3 ИУ(7 Х(У гчиваетс я соотв етотв ующим выбором амплитуды ь(.щ гармонической модуляции,получают промежуточный сигнал О,рав ныйу О=Одсов(поги - - с Лх) (3)2 ЛЛЗаключительной операцией способаявляется измерение начальной фазыпромежуточного сигнала Одд относительно сигнала модуляции, которая, как 40 следует из выражения (3), пропорциональна измеряемому перемещению дх.Таким образом, в описанном способеизмерения перемещений результат измерения перемещений не зависит от изменения амплитуды исходного сигнала О,вызываемой нестабильностью интенсивности источника оптического излучения,и изменения частоты ч гармоническоймодуляции, что позволяет увеличитьточность измерения перемещений.Заказ 9597/63 Тираж 645 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповыаения точности измерений, преобразование исходного электрическогосигнала осуществляют путем однополупериодного синхронного детектирования сдвинутым на четверть периодасигналом модуляции и выделения сигнала и-й гаомоники частоты модуляции,а амплитуду модуляции выбирают изусловия где ддддд) ц эВщ) - ФункдмдйХ 1 йБессели порядка 1 и 2 от аргумента Источники информации,принятые во внимание пои экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 264704, кл. С 01 В 19/34.2. Авторское свидетельство СССРФ 446744, кл. ь 01 В 19/56,