Устройство для измерения линейных перемещений объектов

,996861 Союз СоветскндСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.//6 02 Г 2/00 с присоединением заявки ЙоГосударственныЯ комитет С,ССР во дедам нзобретеннЯ н открытнЯ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕИНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВИзобретение относится к виброизмерительиой технике и может быть.использовано для измерения линейных перемещений, амплитуд вибраций линей- ных размеров деталей в различных отраслях промьыленности,По основному авт, св, 9 894352 известно устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее систему формирования интерференционных или муаровых полос, связанную с нейлинейку Фотоприемников, блок индикации, блок пространствеиной селекции фотоприемников, входы которого подключены к фотоприемникам 1).Недостатком устройства является низкая точность измерения малых виброперемещений, обусловленная тем, что при вибролеремещении объекта происходит сканирование границы раз" дела между темной и светлой интерференционной полосой по линейке фотоприемников, что приводит к искажению выходного сигнала, снимаемого с этого фотоприемника, и к снижению точности измерений.Цель изобретения - повыаение точ-. ности измерения. Поставленная цель достигается тем,что устройство для измерения линейных перемещений объектов, содержащее 5 систему Формирования интерфвренционных или муаровых полос, связаннуюс ней линейку Фотоприемников, блокиндикации, блок пространственнойселекции фотоприемников, входы которого подключены к фотоприемникам,снабжено последовательно соединенными блоком управления, подключеннымвходом к выходу блока пространственной селекции фотоприемников, и исполнительным узлом, связанным механически с линейкой Фотоприемников.Блок управления выполнен в вкдвфильтра низкихчастот, связанноговыходом с"первым входом дифференциального усилителя и информационнымвходом коммутатора, второй вход дифференциального усилителя подключенк первому выходу источника опорногонапряжения, а выход - к первым входам высоковольтного усилителя и компаратора, соединенного вторым. входомс выходом источника опорного напряжения, а выход компаратора подключен к управляющему входу коммутатора ик второму входу,высоковольтного усилителя.65 На чертеже изображена блок-схемаустройства.Устройство для измерения линейныхперемещений объектов содержит систему 1 формирования интерференционныхили муаровых полос, связанную с нейлинейку 2 Фотоприемников, блок 3 индикации, блок 4 йространственной селекции Фотоприемников, входы которого подключены к линейке 2 Фотоприемников, последовательно соединенныеблок 5 управления, подключенный входом к выходу блока 4 пространственной селекции Фотоприемников, и исполнительньЮ узел: 6, связанный механически с линейкой 2 Фотоприемников.Блок 5 управления выполнен в видеФильтра 7 низких частот, связанноговыходом с первым входом дифференциального усилителя. 8 и информативнымвходом коммутатора 9 второй входдифференциального усилителя 8 подключен к первому выходу источника 10опорного напряжения, выход - к пер"вым входам высоковольтного усилителя 11 и компаратора 12, соединенноговторым входом с выходом источника 10опорного напряжения, а выход компаратора 12 подключен к управляющемувходу коммутатора 9 и к второму входу высоковольтного усилителя 11.Устройство работает следующим образом.Из интерференционной картины,сформированной системой 1 Формирования интерференционных или муаровыхполос, выделяется участок, соответ"ствующий переходу от светлой к темнойполосе, который проецируется на линейку 2 Фотоприемников, на выходекоторых Формируются сигналы, пропорциональные распределению освещенности вдоль выделенного участка.При вибролеремещениях исследуемого объекта (на чертеже не показанпроисходит сканирование интерференционной полосы по фотоприемникам линейки 2, в результате чего на их выходах формируется электрический сигнал, среднее значение которого связано с пространственным положением фотоприемника линейки 2 относительноинтерференционной полосы, а переменная составляющая связана с величинойвиброперемещения и с пространственным положением фотоприемника линейки 2,Блок 4 пространственной селекциифотоприемников линейки 2 подключаетк блоку 3 индикации тот фотоприемник линейки 2, который пространственно расположен на участке, соответствующем середине между максимальной иминимальной освещенностями интерференционной полосы,Блок 3 индикации инднцирует переменный электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине виброперемещений исследуемого объекта.При сканировании границы разделамежду максимальной и минимальной освещенностями ннтереренционной полосы в пределах светочувствительной поверхности одного фотоприемника линейки 2 происходит искажение снимаемого с этого фотоприемника сигнала в том случае, если сканирование про исходит не относительно центра границы раздела светочувствительной поверхности Фотоприемника линейки 2.Постоянная составляющая сигнала,снимаемого с выхода указанного фотоприемника линейки 2, характеризует 5 положение границы интерференционныхполос на светочувствительной поверх- ности этого Фотоприемника, что соответствует положению рабочей точки на передаточной характеристике, свя-, 2 О зывающей величину линейного перемещения интерФеренционной или муаровой полосы с величиной светового потока, падающего на фотоприемник, Сравнение значения постоянной составляющей сиг 25 нала, снимаемого в текущий моментс Фотоприемника, с величиной напряжения, соответствующего положению рабочеВ точки на середине линейного участка передаточной характеристики Щ выбранного Фотоприемника, позволяетболее точно настроить центр границы раздела светочувствительной поверхности выбранного фотоприемника линейки 2 на место сканирования границы 3 раздела интерференционной полосы и .устранить искажения сигнала, снимаемого с выхода этого фотоприемника при измерении малых виброперемещеиий объекта, амплитуда колебаний которого не превышает величины лииейного участка передаточной характеристики данного фотоприемника. Сравнение значений указанных напряжений и болееточная настройка выбранного Фотоприемника на место сканирования грани цы раздела интерференционных полососуществляется обратной связью, состоящей из блока 5 управления и исполнительного узла 6, на котором закреплена линейка 2 Фотоприемниковим перемещаемая.Сигнал с выхода блока 4 пространственной селекции Фотоприемников поступает на вход фильтра 7 низкихчастот, с выхода которого постояннаясоставляющая сигнала поступает на.первый вход диФференциального 1 усилителя 8, на второй вход которого подается напряжение с первого выходаисточника 10 опорного напряжения,величина которого соответствует нахождению рабочей точки на середине линейного участка передаточной характеристики выбранного фотоприемника линейки 2. В случае, если сканирование границы раздела интерфереццион.996861 5 ных полос происходит не относительно"центра границы раздела светочувствк-.тельной поверхности выбранного фото.приемника линейки 2, то на выходедиФФеренциального усилителя 8 появляется напряжение рассогласования,величина которого прямо пропорциональна расстоянию от центра границы раздела светочувствительной поверхностивыбранного Фотоприемника линейки 2до места положения. точки на светочувствительной поверхности выбранногофотоприемника, относительно которойпроисходит сканирование границы раздела интерференционных полос, Знак.напряжения рассогласования определяет направление перемещения. Напряжение.рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 через высоко" вольтный усилитель 11 подается на; . вход исполнительного узла 6, которое ного напряжения, происходит срабатывание компаратора 12, выходной,короткий импульс которого приводит к:заьыканию коммутатора 9 и к завиканию ключа в высоковольтном усилителе. 11, . через которые происходит быстрый разряд его накопительных конденсаторов. При этом исполнительный узел 6 возвращает линейку 2 Фотоприемников в исходное состояние. Блок 4 прост- ранственной селекции фотоприемников подключает к блоку 3 индикации следующий Фотоприемник линейки 2.Далее процесс повторяется.Использование, изобретения позволяЕт более точно настроить выбранный Фотонриемник на границу раздела интерференционных полос н, следовательно, повысить точность измерения выброперемещеиий.перемещает закрепленную на нем линейку 2 Фотоприемников до тех пор, покацентр границы раздела светочувствительной поверхности выбранного Фотоприемника линейки 2 не совпадет с 25 точкой, относительно которой происходит сканирование границы раздела интерференционных полос. В момент, когда величина постоянной составляющей измеряемого сигнала совпадает с.величиной напряжения, подаваемого с первого выхода источйика 10 опор ного напряжения, напряжение рассогласования становится равным нулю и перемещение линейки 2 Фотоприемников прекращается.Напряжение рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 поступает также на первый вход компаратора 12, где сравнивается с величиной напряжения, подаваемого .на второй его вход с второго выхода источника 10 опорного напряжения.Величину этого напряжения выбирают равной по абсолютному значению величине разности между напряжением, соответствующим максимальному или минимальному значению тока, протекающего через выбранный Фотоприемник. В момент, когда величина напряжения рассогласования с выхода дифференциального усилителя 8 достигает значения величины напряжения, снимаемого с второго выхода источника 10 опорФормула изобретения1. Устройство для измерения линейных перемещений объектов по авт. св.СССР В 894352, о т л и ч а ю щ е е с я.тем, что,.с целью повьа 3 ения точностиизмерения, оно снабжено последовательно соединенными блоком уцравления, подключенным входом к выходублока пространственной селекции Фотоприемников, и исполнительным узлом,связанным механически с линейкой Фо"топриемников.2. Устройство по п; 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управ"ления выполнен в виде Фильтра низкихчастот, связанного выходом с первымвходом дифференциального усилителяи информационным входом коммутатора,второй вход дифференциального усилителя подключен к первому выходу источника опорного напряжения, а выход - к первым входам высоковольтного усилителя и компаратора, соединенного вторым входом с выходом источника опорного напряжения, а выходкомпаратора подключен к управляющемувходу коммутатора и к второму входувысоковольтного усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 894352, кл. С 01 В 21/ОО, 1980илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 7/58 НИИПИ Госу по делам 35 МоскваТираж 600 Подписнорственного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5