Способ измерения перемещений и устройство для его осуществления

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОЬРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1937989(72) Авторы изобретения Институт электроники АН Белорусской СССРНЛНО 1(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электричеоким измерениям линейных размеров,Известен способ измерения перемещений, заключающийся в том, что прьобразовывают перемещение в квадратурныепериодические сигналы, выравнивают ихпо амплитуде и вырабатывают счетныеимпульсы 1 .Недостатком способа является низкаяразрешающая способность.1 ОНаиболее близким к изобретению потонической сущности является способизмерения перемещений, заключающийсяв том, что преобразовывают перемещение В квадратурные периодические сит 15налы, выравнивают их по амплитуде иинтерполируют 1 2 ),Недостатком известного способа является низкая точность намерения пеа ремещений, обусловленная зависимостью точности интерполяции от того, насколько точно выдерживается сдвиг фаз входных ситяалов. Известно устройство для измереныперемещений, содержащее преобразовательперемещения в квадратурные сигналы,два формирователя, блок выработки счет-,ных импульсов 1,Недоста тком устройства являетсянизкая разрешающая способность.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство дпя измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещения в квадратурные сигналы, два формирователя,входами соединенные с выходами преобразователей перемещения и интерполятор 12,Недостатком известного устройстваявляется низкая точноть измерения перемещений, обусловленная чувствительностьюк изменению заданного сдвига фаз входных сигналов.Оель изобретения - повышение точности измерения перемещений путем устранения ошибки интерполирования от нквадратурности сигналов.937989 фсумматора 4 соединен со входом формирователя 6, а выход сумматора 5 - совходом формирователя 7. Формирователи6 и 7 предназначены для устраненияразбаланса амплитуд сигналов сумматоров.Выходы формирователей 6 и 7 соединенысо входами интерполятора 8, которыйпредназначен для получения сдвиговфазы входных сигналов, пропорциональныхзаданному коэффициенту интерполяции.Способ осуществляется следующимобразом.1 Ьа сигнала преобразователя 1 перемещения Ф и Ф, сдвинутые один относительно другого на 90 + У 1-сдвигфаз сигналов, обусловленный неидеальностью настройки преобразователя 1 перемещения и отклонением траектории сканирования объекта от идеальной, поступают на формирователи 2 и 3, Выравненныепо амплитуде сигналы поступают на двухвходовые сумматоры 4 и 5, Благодарявыбору соответствующих коэффициентовпередачи сумматоров, их выходные сигналы всегда находятся в квадратуре, независимо от сдвига фаз выходных сигналов преобразователя 1 перемещения,С выходов сумматоров сигналы подаются на формирователи 6 и 7, Сдвинутые на +90 один относительно другогои выравцецные по амплитуде сигналыпоступают на схему интерполятора, гдеосуществляется заданный сдвиг фаз, зависящий от выбранного коэффициента интерполяции.Постоянство сдвига фаз выходныхсигналов сумматоров позволяет устранитьошибку интерполяции, обусловленную паразитцым сдвигом фаз выходных сигналовпреобразователя перемещения,Таким образом, предлагаемый способи устройство позволяют повысить точностьизмерения. При применении изобретенияснижаются требования к точности юстировки и к их подстройке в процессе работы, к прямолинейности направляющих перемещения. Кроме того, изобретениеможно использовать и для преобразованияфазового сдвига в амплитуду, при этомединичному изменению фазы соответствует двойное изменение амплитуды, еслиизмерение производить между выходнымисигналами сумма торов. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу выравнецные сигналы суммируют между собой, один изних суммируют с инвертированным вторым сит налом, просуммированные сигналы выравнива,лт по амплитуде, а интерполируют сит налы, полученные послевторого выравнивания,Устройство для осуществления способаснабжено третьим и четвертым формиро ователями и двумя сумматорами, коэффициент передачи первого сумматора равен-К, коэффициент передачи второго сумматора по одному из входов равен коэффициенту передачи первого сумматора, а 15по другому входу равен по величине первому, цо противоположен по знаку, входысумматоров соединены с выходами первыхдвух фор,.ирователей, а выходы - со вхо- .дами третьего и четвертого формировате- олей соответственно, выходы которых подключены к интерполятору,На чертеже изображена структурнаясхема устройства. 25Устройство состоит из преобразователя 1 перемещения в квадратурные сигналы, формирователей 2 и 3, входом соединенных с выходами преобразователя 1 перемещения, сумматоров 4 и 5, второй пары30 формирователей 6 и 7, подключенных к выходам сумматоров и интерполяторов 8.Преобразователь 1 перемещения в квадратурцые сигналы предназначен для выработки двух сигналов, сдвинутых по пространственной фазе на Г/2 крут относительно друга, Формирователи 2 и 3 предназначены для выравнивания амплитуд входных синусоидального и косинусоидального сигналов и представляют собой последовательное соединение усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и интегратора-вычитателя, охваченных отрицательной обратной связью, Сумматоры 4 и 5 предназначены для обеспечения при изменении фазы входных сиг налов синхронного сдвига фаз обоих выходцы,х сигналов с сохранением разности фаз между выходными сигналами, равной +ЭО . Коэффициент передачи синусоидального и косинусоидадьцого сигналов одного из сумматоров подбирается равным К, при этом коэффициент передачи второго сумматора равен первому - с обратным знаком, Выходы преобразователя 1 перемещения в квадратурные сигналы, соеди нецы с соответствующими входами формирователей 2 и 3, а их выходы соединены со входами сумматоров 4 и 5, Выход Формула изобретен ия 1. Способ измерения перемещений,заключающийся в том, что преобразовы9379 вают перемещение в квадратурные периодические сигналы, выравнивают их по амплитуде и интерполируют, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения 5 ошибки интерполирования от неквадратур ности сигналов, выравненные сигналы суммируют между собой, один из них суммируют с инвертированным вторым сигналом, просуммированные сигналы вы п равнивают по амплитуде, а интерполируют сигналы, полученные после второго выравнивания.2. Устройство для измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещения в квадратурные сигналы, два формирователя, входами соединенные с выходами преобразователя перемещения, и интерполнтор, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что оно снабжено третьим и 20 четвертым формирователями и двумя сумматорами, коэффициент передачи пер 89 6ього сумматора равен + К, коэффицентпередачи второго сумматора по одномуиз входов равен коэффициенту передачивторого сумматора, а по другому входуравен по величине первому, но противоположен по знаку, входы сумматоров соединены с выходами первых двух формирователей, а выход - с входами третьегои четверторого формирователей соответственно, выходы которых подключенык интерполятору,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Преснухин Л, Н. Фотоэлектрическиепреобразователи информации, М., "Машиностроением 1974, с, 178-182.2. Преснухин Л. Н. Шаньгин В. ф.,Шаталов Ю. А. Муаровые растровые датчики попожения и их применение. М.,Составитель А, КуликовРедактор Н, Пушненкова ТехрепТ.Маточка Корректор У.ПономаренкоЗаказ 4439/58 Тираж 614 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5вии аиив аввеиаваев и ив а ив а и ив ив а ив ееФилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4