Устройство для измерения малых зазоров

(1) 4 С 01 В 21/16 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ в опредеичном.лых зазостему, фотоеритель ми подв, го люченнои этомсигнала л из кана- ствующей твенг )фа,) тп, = (2 э де% г - частоты истабл,ика. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАЧ изОБРетений и ОткРытии ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специальное конструкторскоебюро вычислительных машин(56) Авторское свидетельство СССРР 954812, кл. С 01 В 11/14, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХЗАЗОРОВ(57) Изобретение относится к контролвно-измерительной технике и можебыть использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями, в частности, для измерениядинамического неконтакта между магнитной головкой и поверхностью дискаЦелью данного изобретения являетсяавтоматизация процесса измерения,регистрация величины зазораленном коде, например десятУстройство для измерения маров содержит осветительную сисветоделители, светофильтры идетекторы, образующие две измные ветви, компараторы, входаключенные к выходам фотодетектои дешифратор, входами подкк выходам компараторов, прформирования необходимогочисло компараторов в каждомлов, подключенных к соответоптической ветви, равно соответ1231409 20 30 40 а,Ъ 7 - ЪК44 ЪИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых зазоров между двумя поверхностями,в частности для измерения динамического неконтакта между магнитной головкой и поверхностью диска,11 ель изобретения - обеспечение автоматизации измерения за счет определения и регистрации величины зазора в заданном коде., например десятичномНа Фиг.1 изображена блок-схема устройства для измерения малых зазоров; на фиг.2 - Формирование дискретных сигналов на выходах компараторов,Устройство содержит двухчастотный источник 1 света, два светоделителя 2 и 3, светоделитель 3 делит световой поток на две ветви, два светофильтра 4 и 5 для пропускания световых потоков определенных частот и установленные в соответствующих Ветвях фотодетекторы 6 и 7, связанные светофильтрами 4 и 5, компараторы 8 - 14, дешифратор 15, соединенный с ними и состоящий из входных инверторов и конъюнкторов, Формирующих сигналы, соответствующие каждой комбинации дискретных сигналов, и дисплей 16 для индикации результатов измерения зазора между поверхностями 17 и 18, компараторы 8 - 11 соединены с фотодетектором 6, а компараторы 12 - 14 - с фотодетектором 7.Устройство работает следующим образом,Излучаемый источником 1 световой поток проходит через первый свето- делитель 2 и направляется на измеряемый зазор, образуемый поверхностями 17 и 18. Отраженные этими поверхностями лучи интерферируют и светоделителем 2 направляются на второй 45 светоделитель 3, Последний делит луч надвое и направляет через светофильтры 4 и 5, каждый из которых пропускает свет определенной частоты на фотодетекторы 6 ) 7. При детектировании интерферировавших волн фотодетекторами 6 и 7 сигналы на их выходах явля - ются тригонометрическими функциями зазора между поверхностями 17 и 18. г4 и ) ) 5 0 =21)-сср - ,) Ор)7 2гпе П), 1) - сигналы на выходах Фо -1) ))тодетекторов;Ф 17)1. , 1)- константы, определяе -мые конструкцией оптической части устройства;Ъ,., - длины волн света, пропускаемые фильтрами;и - величина зазора.Эти сигналы изображены на диаграммах 1 и 1) 7) (Фиг,2) с учетом коэфФициента 4/9, аргумента Ь, означающего, что период сигналов равен /2. Поэтому положение вершин этих кривых по оси абсцисс может выражаться через длину волн света 7 и Экак 7 /4, Ъ /4, 3 Э /4, 3 Ъ /4 и т д. По графикам кривых 1) и 1) видно, что11 (7 разница между вершинами за первый полупериод следующая (Я 7- Я,)/4, за второй 2(З-Я/4,за третий 3(Э;3,)/4,а после и периодов и (Ъ 7 - Я, ) /4. Отсюда следует, что однозначное опре. деление величины зазора по уравнениям (1) возможно до совпадения начала полупериодов, когда И(Ъ 7 - Ъ ) Ъ 7 ни= 4 4 % -7 Следовательно, диапазон Е однозначного определения величины зазора будетг 7 1и = % -%,При помощи компараторов 8 - 14 кривые заменяются совокупностью сигналов 1), - 1). (Фиг.2). Сигнал равен единице, если сигнал на выходе фотодетектора 6 или 7 больше установленного уровня срабатывания компаратора, и равен О, если меньше, Количество компараторов должно подбираться таким образом, чтобы шаг выделениядиапазона 1, был равен разнице полупериодоВ криВых (1) ( в Л)/4 в п (и == 1,2,) раз меньше.Соблюдение этого требования необход)ио для обеспечения изменения;уровня составляющих 1) - 1 только на стыках шагов, так как изменение их уровня в пределах шага вызывает неоднозначность кода, получаемого на выходах компараторов, т,е. для Разных шагов получаются одинаковыескоды. С учетом этого количество шагов деления одного полупериода кривой 1)равно1231409 0-Л характерный для одного конкретного шага в пределах диапазона Ь.Порядковый номер к шага представляетвеличину зазора а кривой БЬ 1ЛгКд 4 Ъг Ъ Ъг-Ъ ЪгЕ4 Дешифратор 15 по конкретной совокупности сигналов на выходах комнараторов 8 - 14 дает сигнал на своем выходе, порядковый номер которого совпадает с порядковым номером шага, к которому эта совокупность относится, и тем самым дает информацию о величине зазора, Так, при поступлении на входы дешифратора 15 кода 1110011 появляется сигнал на его выходе 12 (см,фиг,2), при этом величина зазора Ь = 12(Ъ - Ъ,)/4. Очевидно, что для получения сигнала на этом выходе, последний может быть реализован в виде выхода схемы И, на входы которой подключены прямые выходы компараторов 14, 13, 12, 9 и 8 и инвертированные выходы компараторов 10 и 11, Другие выходы дешифра - тора 15 собраны аналогично на основании фиг.2 и табл,1, которые раскрывают к какому шагу относятся коды, которые в диапазоне Е представляютт 11 квантованные значения кривых 11 и 11,10 2 %г1+ тп,тп =тп 3%,- Ъг Результатизмерения,выраженныйколичеством Комбинация логических сигналов шагов 2 1 Номер шага(номервыхода дешиФратора) 0 О 0 0 0 0 0 Из фиг.2 видно, что логический сигнал, формируемый от последнего шага деления полупериода, постоянно равен нулю. Поэтому число компара- тороВ ш на единицу меньше числа К шагов деления полупериода соответствующей кривой, а именно а,ш =К - .1Ъг-Э,г15Эг- Ъ,Уровень 11,.Б т (фиг,2) срабатывания компараторов вычисляется по формулам (1) путем подставки вели- чин 1 = (З, - Ъ,)/4, 2(Ъ, - Ъ,)/4К(Ф - а,)/4,Каждая совокупность сигналов навыходах компараторов представляетсобой набор значений, составляющих 0 О 1 0 0 О 0 1 1 О 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 10 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 71231409 Ь Продолкение таблицы Комбинация логических сиги Результатизмерения,выракенныйколичеством шаго Номер ша(номервых ода дератора) 0 0 О й ветви дваи связанные ешифратора одноультат измеренияодится на дисна выходе еделяет р азора и в игнал тодетектора, оптичес светофильтрами, и в ок, соединенный с фо т л и ч а ю щ е е с-его выходе,которых содервторой - шг из о бр полнен ения орм атора на ервый из жит ш,ых компараторов,ующими входами и связан раторов,связанныхдешифрато с соответст а, при этом а,вето я разд е ветв 23,-Ъ,л ф, и Ъ частоты излучения источника света. злучен станев я индикации результата ии на ЗВМ, осуществляющейаботку данных. Устройство для измерения зазоров, содержащее оптическ ные двухчастотный источник с первый светоделитель и второ делитель, предназначенный дл ления светового потока на дв два светофильтра, каждый из предназначен для выделения и одной из частот источника, у е в соответствую яислительныйтодетекторами,я тем, что,томатизацииный блоктора и индвух кана231409 ставитель Е.Глазковхред И.Попович Редактор А.Долин Корректор А, Фер аказ 2556/47 звоцственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная Тираж 670ВНИКНИ Государственног по делам изобретений и 5, Москва, Ж, Раушс Подписноекомитета СССРткрытийя наб д.Ц 5