Сравнивающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет -С 05 В 1/01 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 3010,82, Бюллетень Мо 40 Дата опубликования описания 30.10.82(54)СРАВНИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 10 элементах 1 и 2,30 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и усилительно-преобразовательных устройств систем автоматического управления.Известны технические решения,использующие для измерения входного. сигнала оптические регистрирующие устройства, выполненные на пьезоОднако эти устройства имеют невысокую точность и чувствительность измерения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сравнивающее устройство, оптический тракт которого выполнен также на пьезоэлементах.Лучи источника монохраматического света, проходя через оптический тракт, многократно отражаются от зеркальных поверхностей пьезоэлементов и попа дают на вход фотоэлементов регистрирующего блока, связанного со сравнивающим элементом. Источник входного сигнала электрически соединен с гранями пьезоэлементов3) Однако данное устройство характеризуется недостаточно высокой точностьюЦель изобретения - повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что в сравнивающем устройстве, содержащем элемент сравнения, входы которого подключены соответственно к задатчику опорного напряжения и регистрирующему блоку, установленному под углом к оптическому тракту, выполненному иэ двух пар параллельных. между собой пьезоэлементов, зеркальные грани которых, обращены друг к другу, а однополярные токопроводящие грани электрически соединены и подключены к источнику входного напряжения, двух полупрозрачных зеркал, установленных по обе стороны от пьезоэлементов на оси, параллельной пьезоэлементам и проходящей симметрично относительно двух пар пьезоэлементов, и источника монохроматического света, оптическая ось которого направлена под углом, соответствующим углу установки регистрирующего блока, к первому полупрозрачному зеркалу, токопроводящие грани одной пары пьезоэлементов одной по 970309лярности подключены к соответствующим объединенным токопроводящим граням другой пары пьезоэлементов противоположной полярности.На Фиг. 1 изображена структурная схема сравнивающего устройства; на 5 Фиг. 2 - схема регистрирующего блока ( вариант).Устройство содержит в оптическом тракте две пары пьезоэлементов 1-4, расположенных между собой параллель-. 10 но таким образом, что зеркальные грани обеих пар обращены друг к дРугу, Токоподводящие грани .каждой пары пьезоэлементов одной полярности электрически соединены и подключены к соответствующим токоподводящим граням другой пары пьезоэлементов друФой полярности и источнику 5 входного напряжения. Полупрозрачные зеркала 6 и 7 установлены по обе стороны от пьезоэлементов каждый на оси, параллельной пьезоэлементам и проходящей симметрично относительно двух пар пьезоэлементов. Источник 8 моно- хроматического света, оптическая осьФкоторого направлена под углом к первому полупрозрачному зеркалу 6, регистрирующий блок 9 расположен также поД углом о к второму полупрозрачному зеркалу 7. ФСооответствующие входы элемента 10 сравнения связаны с выходами регистрирующего блока и задатчика опорного напряжения 11, а выход элемента сравнения соединен с выходом 12 всего устройства.Регистрирующий блок состоит из Фотоэлементов 13, формирователей 14 импульсов, дифференцирующего устройства 15 и элементов И 16.В свою очередь элемент 10 сравнения может быть выполнен на основе реверсивного счетчика импульсов, суммирующий и вычитающий входы ко- торого подключаются к выходам эле- ментов.И 16. 35 45 Устройство работает следующим образом.Луч источника 8 монохроматического света делится полупрозрачным зеркалом 6 на два когерентных луча. Далее, первый луч света падает на первый пьезоэлемент 1, многократно отражается от него и.от второго пьезоэлемента 2, пройдя через второе полупрозрачное зеркало 7, падает на фотоэлементы 13 регистрирующего блока 9. Второй луч.падает на четвертый пьезоэлемент 4, многократно отражается от него и от третьего пьезоэле мента 3, отразившись от зеркала 7, падает также на вход фотоэлементов. Так как лучи когерентны, то на фотоэлементах будет наблюдаться интерференционная картина. 65 Если-щЛ, то будет максимум интерференции, если ,-=(щ ) 1 минимум интерференцйй, гдеЕ,ор пути, которые проходят первый и второй лучи соответственно от источника 8 света до фотоэлементов в исходном состоянии, уи- целое число, Л - длина волны света.Текущие значения расстояний 8 и Е зависят от величины деформации пьезоэлементов, которая в общем случае определяется формулойд(сЬЕ= - "Осов о( где д 3 - абсолютная величина деформации пары пьезоэлементов;д пьезомодуль,число отражений луча отобоих пьезоэлементов;о(- - угол падения луча;Оех входное напряжениеВ исходном состоянии при ОВ = 0(или при О = сопя) разность кодалучей будет постоянна и движенияинтерференционных полос не будет,При наличии входного напряжения,изменяющегося во времени, на входахФотоэлементов будет наблюдаться движение полос, которое преобразуетсяФотоэлементами, а также соответствую.щими элементами 14-16 регистрирующегоблока 9 в короткие импульсы, которыепоступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика элемента 10 сравнения в зависимости отзнака производной входного сигнала иот его полярности.Уровень напряжениг Ос, с которымнеобходимо сравнить О ,задается числом импульсов п(, которые заранее записываются в счетчик импульсов свыхода датчика сравниваемого напряжения 11, т.е.О = и Ооргде О - входное напряжение, прикотором произойдет минимальное изменение разности хода, достаточноедля его регистрации, т.е. порогчувствительности.В свою очередь Оо определяетсяиз (1) при д 1 =Л/4 т.е.Л/4 соа((210 д МПри наличии входного сигнала вустройстве действуют описанные вышепроцессы и реверсивный счетчик суммирует или вычитает импульсы, нокак только д= и , на выходе элемента 10 сравнения . появится импульсметка, сигнализирующая о том, что/ ОЕх/ / Ос /где п - текущее значение импульсов.Изменяя количество импульсовпутем их перезаписи в запоминающейчасти элемента 10 сравнения, можно оперативно перенастраивать сравнивающее устройство на любой уровень в широком диапазоне.Так как при наличии входного сигнала одна пара пьезоэлементов увеличивает расстояние между собой, а другая сокращает вследствие их разнополярного подключения, то разность хода лучей определится по формуле е=а-е=а+ц -( ) и1 - 10 С 05 сХ. ЭХ ЧО С 054, Юйо о А ЬХ(3) В прототипе длина пути одного луча не зависит от величины 0 , т.е. разность хода в нем определяется как ьФ= - ю+од М0 Йд с 05 ВХ(4) Сравнивая (3) и (4) видно, что для достижения одного и того же результата к предлагаемому устройству надо приложить входное напряжение в два раза меньше, чем к прототипу,Соответственно и порог чувствительности ( 2) будет в два раза меньше у предлагаемого устройства,т.е.1 /4 созе(0 2 фде к Величина порога. чувствительности, являющегося основой составляющей инструментальной погрешности, непосредственно влияет на результирующую ошибку процесса сравнения. Поэтому 3уменьшение значения порога чувствительности приводит к повышению точности сравнивающего устройства.Таким образом, достоинством предлагаемого устройства является высокая точность сравнения входного напряжения в широком диапазоне и быстрота его перенастройки.формула изобоетенияСравнивающее устройство, содержащее элемент сравнения, входы которого подключены соответственно к .задатчику опорного напряжения и регистри 10 рующему блоку, установленному подуглом к оптическому тракту, выполненному из двух пар параллельных между собой пьезоэлементов, зеркальныеграни которых обращены друг к другу15 а однополярные токопроводящие граниэлектрически соединены и подключены к источнику входного напряжения,двух полупрозрачных зеркал, установленных по обе стороны от пьезоэлементов на оси, параллельной пьезо- .элементам и проходящей симметричноотносительно двух пар пьезоэлементов, и источника монохроматическогосвета, оптическая ось которого направлена под углом, соответствующимуглу установки регистрирующего бло"ка, к первому полупрозрачному зеркалу, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности, то"копроводящие,грани одной пары пьезоэлементов одной полярности подключены к соответствующим объединеннымтокопроводящим граням другой парыпьезоэлементов противоположной полярности.35 еИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР767696, кл. 6 05 В 1/01, 1978.2. Авторское свидетельство СССРР 809041,.кл. 6 05 В 1/01, 1979.3. Авторское свидетельство СССР970309 Реа есярирующее оистЮоГ фо Фие. 2 Составитель С.СоколовРедактор Н.Гришанова Техред А.Бабинец Корректор Г.Ог дписное аказ лиал ППП фиатент", г. Ужгород, ул ктная,87/57 ТиражНИИПИ Государственн по делам изобретен035, Москва, Ж,14 Поо комитета СССРи открытийущская наб., д. 4/5