Устройство для измерения линейных перемещений объектов

, 1037020 1 В 21/О РЕТЕ Е ИЭ ОПИСА4 ЕТЕЛ К АВТОРСИОМ юл. М 31и В.В. Макартехнический нконститутво СССР97"СССР свидетельс1 В 11 Л 4,видетельств1 В 11/02,ЗМЕРЕНИЯ ЛИ" ОВ, содержаиз источниРующего обь й преобрао ого окСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ(5")(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯНЕЙНЦХ ПЕРЕМЕЦЕНИЙ 0%ЕК щее осветитель, состоящи ка света и первого фокус ектива, оптико-электронн зователь состоящий из в Ф Р Ф у сирующего объектива и блока Фотопреобразователей, управляемый усилитель, привод, вход которого связан с выхо"дом управляемого усилителя, а выходпривода связан с оптико-электроннымпреобразователем и осветителем, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це"лью повыщения точности измерения, оноснабжено дифференциальным усилителем,сумматором, выход которого связанс управляющим входом управляемогоусилителя, а блок фотопреобразова"телей выполнен в виде светоделительной призмы и двух последовательно"встречно включенных Фотоприемников,выход первого Фотоприемника соединенс первым входом сумматора и первымвходом дифференциального усилителя,выход которого соединен с вторым йвходом сумматора, выход второго Фотоприемника соединен с вторым входомдифференциального усилителя и информационным входом управляемого усилителя.70 2управляющим входом управляемого усилителя, а блок Фотопреобразователей выполнен в виде светоделительной призмы и двух последовательно-встречно включенных фотоприемников, выход первого фотоприемника соединен с первым входом сумматора и первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход второго фотоприемника соединен с вторым. входом дифференциального усилителя и информационным входом управляемого усилителя.На чертеже представлена Функциональная схема устройства.Устройство содержит осветитель 1, состоящий из источника 2 света, первого Фокусирующего объектива 3, модулятора 4, блока 5 считывания опорного сигнала, состоящего из дополнительного источника 6 света, дополни- :тельного Фотоприемника 7 и усилителя 8, оптико-электронный преобразователь 9, состоящий из второго фокусирующего объектива 10 и блока 11 фото- преобразователей, состоящего из светоделительной призмц 12, фотоприемников 13 и 14, управляемый усилитель 15, фазовый детектор 16, модулятор 17, усилитель 18 мощности, привод 19, источник 20 переменного напряжения, дифференциальный усилитель 21, сумматор 22, амплитудный детектор 23. Измеряется линейное перемещение объекта 24.Устройство работает следующим образом.Промодулированный модулятором 4 световой поток от источника 2 света Фокусируется первым Фокусирующим объективом 3 на поверхность объекта 24, имеющего отражающую поверхность. Отраженный от объекта 24 световой поток фокусируется вторцм Фокусирующим объективом 10 на ребре светоделительной призмы 12, разделяющей световой поток на два световых потока, первый из которых попадает на фотоприемник 13, а второй -. на Фотоприемник 14.Фотоприемники 13 и 14 включены последовательно-встречно, вследствие чего на выходе второго Фотоприемника 14 формируется напряжение, равное разности напряжений, формируемых каждым из Фотоприемников 13 и 14.Разностный сигнал поступает на информационный вход управляемого усилителя 15, с выхода которого сигнал поступает на информационный вход фазового.детектора 16.3 10370Опорный сигнал с часГотой модуляции светового потока модулятором 4 Формируется с помощью дополнительного источника 6 света, дополнительного Фотоприемника 7; усилителя 8.Опорный сигнал с выхода усилите" ля 8 поступает на опорный вход фазо" вого детектора 16, выходной сигнал . с которого в виде напряжения постоянного тока поступает на информационный вход модулятора 17, на опорный вход которого поступает опорное. напряжение с источника 20 переменного напряжения.На выходе модулятора 17 формирует ся сигнал, частота которого равна частоте источника 20 переменного напряжения, амплитуда пропорциональна амплитуде напряжения, поступающего на его информационный вход, а фаза20 связана с, полярностью входного напряжения.Напряжение, снимаемое с выхода модулятора 17, усиливается усилителем 18 мощности и поступает на привод 19,на который также поступает опорное напря 25 жение с выхода источника 20 перемен-, ного напряжения.Выход привода 19 связан с осветителем 1 и оптико"электронным преобра"зователем 9, 30При совмещении оптических осей пер. вого и второго Фокусирующих объективов 3 и 10 на поверхности объекта 24 световые потоки, попадающие на Фото" приемники 13 и 14, равны, их разностьз 5 равна нулю, напряжение на выходе управляемого усилителя 15 равно нулю, и привод 19 не перемещает осветитель 1 и оптико-электронный преобразователь 9. 40При смещении объекта 24 происходит перераспределение световых потоков, падающих на Фотоприемники 13 и 14, разностный сигнал усиливается управ" ляемым усилителем 15 детектируется 45 70 4Фазовым детектором 16, модулируется модулятором 17, усиливается усилителем 18 мощности. Усиленное напряже" ние поступает на привод 19 перемещающий одновременно осветитель 1 и оптико-электронный преобразователь 9 в положение, при котором световые пото" ки, падающие на Фотоприемники 13 и 14 станут равными.По величине перемещения осветителя 1 и оптико-электронного преоб" разователя 9 можно судить о величи". не линейного перемещения объекта 24.Для поддержания постоянной чувствительности следящей системы из раз" ностного сигнала., снимаемого с анхо" да Фотоприемника 14 дифференциаль" ным усилителем 21, вычитается сигнал, снимаемый с Фотоприемника 13. Формируемый на выходе дифференциального усилителя 21 сигнал, равный сигналу, снимаемому с Фотоприемника 14, суммируется сумматором 22 с сигна" лом, снимаемым с Фотоприемника 13.Суммарный сигнал, Формируемый на выходе сумматора 22, величина"которого связана с общей величиной светового потока, попадающего на Фотоприемники 13 и 14, детектируется амплитудным детектором 23 и поступает ф на управляющий вход управляемого усилителя 15, уменьшая его усиление при увеличении ббщего светового потока, падающего на Фотоприемни; ки 13, и 14 и увеличивая усиление управляемого усилителя 15 при уменьшении общего светового потока, попадающего на Фотоприемники 13 и 14.Таким образом, за счет примененной схемы обработки сигнала компенсируется изменение выходного напряжения при изменении суммарного светового потока, тем самым повйшается точность иямепения.Экономический зййект пт внеаоения изобретения составит 110,5 тыс.руб1037070ВНИИПИ Закаэ 5989/41 Тираж 602 Подписно лиал ППП "Патент", Ужгород,ул,Проектная