Волоконно-оптический преобразователь перемещений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания преобразователейлинейных перемещений с заданным ди 5намическим диапазоном и погрешностьюизмерения,Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет синтеза заданной характеристики преобразователя,На фиг. 1 представлена структурнаясхема волоконно-оптического преобразователя перемещений; на фиг, 2 -структурная оптическая схема преобразователя; на фиг. 3 " зависимостифункции преобразователя составляющих,полученных при использовании одногоприемного световода и световодов,по"дающих оптическое излучение, располо женных на различных расстояниях от,приемного, а также зависимости функции преобразователя для весовой суммы всех подающих и одного приемногосветовода; на фиг. 4 - зависимость 25относительных значений токов свето,диодов, оптически сопряженных с световодами,расположенными на различныхрасстояниях от приемного световода,Волоконно-оптический преобразователь перемещений; содержащий мультивибратор 1, источник излучения световодной системой, состоящей из первойгруппы 2, включающей и-цепочек изуправляемых источников 3 тока, светодиодов 4 и световодов 5, второй группы 6, включающей и"цепочек из управляемых источниковтока, светодиодов 8 и световодов 5. Преобразователь содержит также приемник излучения с световодной системой, выполненной в виде приемного световода 9 ифотодиода 10, и соединенные последо-.вательно усилитель 11, каскад 12 суправляемой инверсией и фильтр 13 ниж них частот (ФНЧ), Вход управлениякаскада 12 соединен с прямым выходоммультивибратора 1 и с входами источников 3 первой группы 2, а инверсныйвыход мультивибратора 1. соединен систочниками 7 второй группы 6, Световоды 5 групп 2 и 6 и приемный световод 9 расположены в виде линейки надисследуемым объектом 14. При этомкаждый иэ светодиодов 4 или 8 в совокупности с фотодиодом 10 представляет элементарный преобразователь.Преобразователь работает следующим образом. Иультивибратор 1 генерирует сигналы прямоугольной формы, С прямого и инверсного выходов мультивибратора 1 сигналы поступают на управляющие входы управляемых источников 3 и 7 тока, первой и второй группы 2 и 6, что вызывает периодическое включение определенных значений тока соответствующих светодиодов 4 и 8. Светодиоды 4 и 8 первой и второй группы 2 и 6 оптически сопряжены с световодами 5 и на выходе их формируется световой поток в виде импульсного сигнала, который, отразившись от поверхности объекта 14, попадает на фотодиод 10, который оптический сигнал преобразует в электрический и затем после усилителя 11 сигнал подается на каскад 12 с управляемой инверсией, с которого сигнал поступает на ФНЧ 13, Поскольку частота среза ФНЧ 13 значительно ниже частоты переключения мультивибратора 1, то функция преобразования определяется средним суммарным током всех светодиодов 4 и 8 (первой и второй группы 2 и 6 управляемых источников тока). Поэтому среднее значение напряженияна выходе ФНЧ 13 пропорционально линейной зависимости от измеряемого перемещения Ь, т,е, Уое =и.Выходное напряжение У , пропорциональное среднему значению суммарной мощности, реализуемой синтеэируемой композиционной структуры, волоконно-оптического преобразователя равно где Р " суммарная мощность оптичесЕкого излучения, принимаяфотодиодом;С " весовые коэффициенты;Р . - оптическая мощность отдель"оных составляющих композициисветодиодов 5;юь " коэффициент пропорциональности.Весовые коэффициенты С, оптической мощности отдельных составляющих композиции светодиодов 5 выбираются в зависимости от расстояний от соответствующего подающего световода 9 до выбранного световода 5 по среднему значению тока светодиода 1 На фиг. 4 представлена зависимость1 = Г(п), (2)= т,йгде относительные значения токов свето"диодов 4 и 5;среднее значениетока светодиода 4или 8;максимальное зна-.чение тока свето" ет мавдиода;п 1/6 О - относительное рас"стояние от каждого световода 5 до приемного световода 9;Й - диаметр световода,причем все светово" ды как подающие излучение каскада 12, так и приемный выполнены одного диаметра.На фиг. 3 представлены зависимости Уо, = Г(пш) для различных значений и, где ш = Ь/Йо - относительное значение, расстояния до,контролируе" мой поверхности объекта 14, и зависи 5063мость У= 1(ш), полученная путемвесового суммирования (1 ) элементарных зависимостей Уо; = Г (шп) в результате реализации синтезированнойкомпозиции.В двухканальном преобразователеперемещений наибольшей линейностьюобладает участок зависимости 15 "10 У = 1, (т) для и - О от а допри,ш, и ш . Несмотря на то, что погрешность нелинейности не превышает 53,динамический диапазон рабочего участка от ш, до ш недостаточный и15 не позволяет эффективно использоватьестественную характеристику элементарного двухканального преобразователя,20 Предлагаемый преобразователь име"ет суммарное относительное напряжение О = 11 о фмаксв где 11 бсуммарное выходное напряжение; Бмаксимальное суммарное выходное нап ряжение. На рабочем участке ОЯ (зависимость 1 б) динамический диапазон увеличен, а погрешность уменьшается.1415063 й Е1,0 Раг Корректор А.Обруч Техред М.Ходан едактор Н.Рогул аз 3862/ пис оизвоцственно-полиграФическое предприятие, г. Уагорад, ул. Проектная Тираж 680 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раущ