Устройство для измерения линейных перемещений

(9) (11) 51)4 С 01 В 21 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ А ВТОРО-ЮМУ СВОДЕТЕПЬСТВУ1(56) Авторское свидетельство СССРУ 887929, кл, С 0 1 В 2 1/00,С 01 В 11/14, 1979.Заявка Франции В 2335825,кл. С 01 В 11/14, 1977.Авторское свидетельство СССРР 104496/, кл. С 01 В 11/00, 198 1,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретенияявляется повышение точности формирования сигнала начала отсчета за счетповышения соотношения сигнал - шум,Источник 1 света формирует пучки лучей, направляемые на основные и дополнительные дифракционные решетки4,5,.6,78,9, нанесенные на подвижный и неподвижный элементы 2,3. Дополнительные дифракционные решетки 6,7,8,9 нанесены с линейно изменяющейся пространственной частотой.фотоприемники 1 О, 11,12, 13,установленные в зоне формиро, вания дифракционных максимумов первого порядка, преобразуют поток излучения в электрические сигналы, преобразуемые измерительным блоком в импульсы, количество которых связано с величиной линейного перемещения подвижного элемента 2. фотоприемники 14 и 15, установленные в зоне формирования дифракционных максимумов первого порядка, преобразуют поток излучения в электрические сигналы, которые усиливаются и детектируются усилителями, пороговыми детекторами.Сумматор и дифференциальный усилитель формируют суммарный и разностный сигналы, Разностный сигнал стробируется элементом И и инвертируется или не инвертируется управляемым инвертором, сигнал управления которым формируется узлом определения направления перемещения. формирователь формирует импульсный сигнал начала отсчета,1 з,п, ф-лы, 3 ил.131063Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений различных объектов,Целью изобретения является повыше 5 ние точности формирования сигнала начала отсчета за счет повышения соотношения сигнал - шум. На фиг. 1 представлена функцио О нальная схема оптико-механической части устройства; на фиг. 2 - Функциойальные схемы измерительного блока и блока выделения сигнала начала от-счета; на фиг. 3 - временные диаграм мы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства.Предлагаемое устройство содержит оптически связанные источник 1 света, подвижный и неподвижный элементы 2 20 и 3 с нанесенными на каждый из них основной дифракционной решеткой 4 и 5 с постоянной пространственной частотой и дополнительными дифракционными решетками 6 - 9 с линейно изме няющейся пространственной частотой, решетки 6 и 7 смещены относительно дифракционных решеток 8 и 9, основной Фотопреобразователь, выполненный в виде фотоприемников 10 - 13, опти чески связанных с основными дифракционными решетками 4 и 5, дополнительный Фотопреобразователь, выполненный в виде фотоприемников 14 и 15, оптически связанных с дополнительными дифракционными решетками 6, и 8, 9, измерительный блок 16, состоящий из узла 17 выделения информационных импульсов, входы которых подключены к фотоприемникам 10 - 13, узла 18 оп ределения направления перемещения, входы которого подключены к выходам узла 17 выделения информационных импульсов, блок 19 выделения сигнала начала отсчета, состоящий из усилителей 20 и 21, входы которых подключены к фотоприемникам 14 и 15, пороговых детекторов 22 и 23, входы которых подключены к выходам усилителей 20 и 21, сумматора 24 и дифференциального усилителя 25, входы которых подключены к выходам пороговых детекторов 22 и 23, элемента И, входы которого подключены к выходу сумматора 24 и дифференциального усилителя 25, элемента 26 И, управляемого инвертора 27, информационный вход которого подключен к выходу элемента 26 И, а управляющий вход подключен 3 2к выходу узла 18 определения направления перемещения, формирователя 28,вход которого подключен к выходу управляемого инвертора 27.Фотоприемники 14 и 15 расположеныв зоне Формирования дифракционныхмаксимумов первого порядка от дополнительных дифракционных решеток 6,7и 8,9.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,Источник света 1 формирует пучкилучей, направляемые на основные идополнительные дифракционные решетки4 - 9, нанесенные на подвижный и неподвижный элементы 2 и 3При перемещении подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента 3 на выходе Фотоприемников 10 -13 формируются сигналы, сдвинутыедруг относительно друга на 90.Сигналы, снимаемые с фотоприемников 10 - 13, поступают на входы 17выделения информационных импульсов,входящего в измерительный блок 16.В зависимости от направления перемещения подвижного элемента,2 относительно неподвижного элемента 3 на одном из выходов узла 17 выделения информационных импульсов Формируютсяимпульсы, количество которых связанос величиной линейного перемещенияподвижного элемента 2. Направление перемещения фиксируется узлом 18 определения направления перемещения.При совмещении дополнительных дифракционных решеток 6,7 и 8,9 на выходе фотоприемников 14 и 15 формируются сдвинутые по фазе относительно дРуГ друга сигналы, которые усиливаются усилителями 20 и 21, входящими в блок 19 выделения сигнала начала отсчета.Сигналы с выходов усилителей 20 и 21 детектируются пороговыми детекторами 22 и 23, не пропускающими шумы и наводки, и направляются на входы сумматора 24 и дифференциального усилителя 25, Сумматор 24 формирует строб измерения, а дифференциальный усилитель 25 - разностный сигнал, поступающий на вход элемента 26 И, на второй вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 24.Простробированный элементом 26 И разностный сигнал поступает на информационный вход управляемого инверто3 1310 ра 27, на управляющий вход которогопоступает сигнал с выхода узла 18 определения направления перемещения.По переднему Фронту сигнала, снимаемого с выхода управляемого инвертора 27, формирователь 28 формирует короткий импульс сигнал начала отсчета, поступающий на выход блока 19 выделения сигнала начала отсчета.При изменении направления переме- Ю щения подвижного элемента 2 относительно неподвижного элемента 3 на выходе узла 18 определения направления перемещения формируется инвертированный сигнал управления, по которому на 15 выходе управляемого инвертора 27 формируется инвертированный разностный сигнал, снимаемый с выхода дифференциального усилителя 25, формирователь 28 формирует сигнал начала отсчета 20 по заднему фронту сигнала, снимаемого с выхода управляемого инвертора 27.Использование предлагаемого устройства позволяет с высокой точностью формировать сигнал начала отсчета вне зависимости от направления перемещения, объекта,Формула изобретения 1. Устройство для измерения линей-ЗО ных перемещений, содержащее оптически связанные источник света, подвижный и неподвижный элементы, на каждом из которых нанесена основная решетка с постоянной пространственной частотой 35 штрихов и дополнительная решетка с изменяющейся пространственной частотой штрихов, основной и дополнитель 633 фный фотопреобразователи, оптическисвязанные с основной и дополнительной решетками, измерительный блок,входы которого подключены к основному фотопреобразователю, включающийузел определения направления перемещения, блок выделения сигнала началаотсчета, вход которого подключен кдополнительному фотопреобраэователю,о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, сцелью повышения точности формирования сигнала начала отсчета, каждаяиз дополнительных решеток выполненав виде двух дифракционных решеток слинейно изменяющейся пространственной частотой, смещенных друг относительно друга, дополнительный фотопреобразователь, расположен в зоне формирования дифракционных максимумовпервого порядка от дополнительных решеток,2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительный Фотопреобразователь выполненв виде двух фотоприемников, блок выделения сигнала начала отсчета выполнен в виде сумматора, дифференциального усилителя, входы которыхсвязаны с фотоприемниками, элемента И,входы которого подключены к выходусумматора и дифференциального усилителя, управляемого инвертора, информационный вход которого подключен квыходу элемента И, а управляющий входподключен к выходу узла определениянаправления перемещения формирователя, вход которого подключен к выходууправляемого инвертора.1310633 Составитель Т. Техред А.Кравч и Редактор Л, Повха таи орректор аказ 1879/3 ираж 78 ИИ п13035, Мо оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 осударствен ам изобретеЖ, Рауш Подписноеого комитета СССРий и открытийкая наб д, 4/5