Устройство для измерения малых зазоров

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИК 5 1 цаС 01 В 21 13ВРИ:р,ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ повышения квал ов народного х яйс ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7 1) Институт ификации специалист оз тва ЛитССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 1231409, кл. С 01 В 2 1/16, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХЗАЗОРОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретенияявляется повышение надежности за счет использования одноканальной системы регистрации при раэночастотном измерении, Устройство содержит Ъмодулятор 3 для временного разделения разночастотного сигнала. Измерение осуществляется поочередно одним и тем же каналом при зондировании излучением с длиной волны 4 и за 1 тем 3 , при этом из одной и той же груйпы компараторов в первом измерении подключают ш компараторов и запоминают результат на регистре 19, а затем подключают ш, компараторов непосредственно к дешифратору 20, в котором регистрируется информация одновременно с информацией с регистра 19 в виде общего кода.2 ил., 1 табл.1 135050Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аппаратуре измерения динамических характеристик неконтакта между магнитной головкой и носителем информации для устройства магнитной записи.Целью изобретения является повышение надежности за счет одноканальной системы регистрации при разно О частотном измерении.На.фиг, 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 - диаграммы выходных сигналов фотодетектора и дискретные сигналы компараторов, формируемые в 15 двух тактах работы устройства.Устройство содержит двухчастотный источник 1 света, светоделитель 2, модулятор 3, светофильтры 4 и 5, второй и третий фотоприемники 6 и 2 О 7, два дополнительных светоделителя 8 и 9, светособиратель 10, второй светоделитель 11, первый фотоприемник 12, принимающий оптический сигнал от зазора, образованного поверх ностями 13 и 14, хотя бы одна из которых прозрачная, канал формирования 4в виде группы (например, четырех) компараторов 15-18, регистр 19 памяти, дешифратор 20 и индикатор 21. ЗОУстройство работает следующим образом.От источника 1 излучаемый поток света падает на светоделитель 2, который формирует первую и вТорую ветвь излучения, направляемые на модулятор 3 (например, вращаемый или сканируемый растровый диск), Модулятор 3 задает два такта работы устройства, В первом такте модулятор 3 4 О направляет излучение через (узкополосный) светофильтр 4, пропускающий монохроматический свет с длиной волны 1 . Модулятор 3 настроен так, что через светофильтры 4 и 5 лучи проходят неодновременно (чередуясь во времени). Модулированные во времени монохроматические лучи через светоделители 8 и 9 направляются в светосоединитель 10, с выхода которого модулированный по длине волны световой поток направляется через свето- делитель 11 на измеряемый зазор; Зазор образуют поверхности 13 и 14, верхняя из которых должна быть прозрачная. Отраженные от поверхностей 13 и 14 лучи интерферируют и свето- делителем 11 направляются в фотоприемник 12, С выхода фотоприемника 12 снимаются импульсы напряжения, величина которых процорцнональна интенсивности интерференционной картины и зависит от величины измеряемого зазора и( длины волны интерферирующих лучей.В первом такте от поверхностей 13 и 14 отражается и интерферирует свет с длиной волны 3 , и на выходе фотоприемника 12 формируется импульс напряжения величиной13 = И , + 413 рсоя (27 Ь 1 ),где 13, Цр- константы,3, - длина волны,Ь - величина измеряемогозазора,Во втором такте от поверхностей13 и 14 отражается и интерферируетсвет с длиной волны 3 и на выходефотоприемника 12 формйруется импульснапряжения величинойЦ = 13+ 413 О соя (2 ЛЬ/1 ),где 13 , 13 р - константы,3 - длина волны,Ь - величина измеряемогозазора.На фиг. 2 упрощенно показана зависимость величины импульсов 13"1 иот величины измеряемого зазора.(г 1Величины Бр, 13 13, Г определяются конструкцией устройства и являются постоянными в течение измерения величины зазора, но могут меняться в течение длительного эксперимента, так как они связаны с дрейфомпараметров фотоприемника 12, усилителя (не показан) и т.д. КонстантыБ , и 13определяются в первойочереди, коэффициентами отраженияповерхностей 13 и 14 могут бытьскомпенсированы (например, в электрических цепях усилителя) до 13 1Б у = О. Величины постоянных 13 р, и13 р подбираются из соотношения /13 р -Б р) = Ж, где 313 - шаг квантирования выходного сигнала фотодетектора 12, Шаг квантирования, котороеосуществляется в компараторах 15-18,определяется по длине волн 1 и(Ф 3 ) из соотношения (фиг.2).При необходимости повысить разрешающую способность устройства шагквантирования может быть уменьшен1,2 раз. Число компараторов опре 3 13505 деляется соотношением 40 / Л 0. Каждый компаратор настроен на уровень срабатывания Б = Л Б К, где К - порядковый номер компаратора (фиг. 2),5 На выходе компаратора формируется дискретный сигнал т 0". если Б (7 или 011 меньше уровня срабатывания О "1" - если больше.В первом такте на выходы компараторов 15-17 поступает импульс Б " и в компараторах формируются определенные дискретные сигналы Р 11, Р 21, Р 31 (Фиг. 2). При этом светоделитель8 направляет луч фотодетекторов 6, который формирует сигнал разрешения запоминания информации в регистре 19. Сигналы Р 11, Р 21, Р 31 запоминаются в регистре и сохраняются на его выходах до конца второгО такта. В следую щем такте на входы компараторов 15- 18 поступает импульс Н , которыйЛформирует дискретные сигналы Р 12, Р 22, Р 32, Р 42 (Фиг. 2).Но в этот момент светоделитель 9 направляет на фотодетектор 7 импульс, который формирует сигнал разрешения, поступающий на входы С дешифратора 20 и индикатора 21. На информационные входы дешифратора 20 одновременно поступают ЗО сигналы с выходов компараторов 15- 18 и регистра 19. Дешифратор 20 представляет собой группу конъюнкторов, входы которых в соответствии с таблицей подключены к прямым или инвер 35 тированным выходам компараторов 15- 18 и регистра 18. В результате дешифрации на выходе г дешифратора 20 появляется сигнал, определяющий число делений с, соответствующее величине 40 измеряемого зазора. Так как цена одного деления шкалы 2 = / Л 2 - Ят/ /4, то численное значение измеряемой величины зазора Ь = г. /4 - 3 //4, Например, при измерении зазора величины Ь,т (Фиг, 2 а) в дешифратор 20 поступает код 1,000 с выходов компараторов 15-18 и код 100 с выходов регистров 19, т.е. дешифрируется код 1000, 100, Согласно таблице на выходе 1 дешифратора 20 появляется сигнал, который поступает на индикатор 21, Индикация результатов измерения происходит одновременно с появлением выходного сигнала дешифратора 20 при наличии сигнала синхронизации с выхода фотодетектора 7. Так как в процессе измерения дискретные сигналы формируются с выходного сигнала 01одного Фотодетектора 12 одними и теми же компараторами, то исключается взаимное их перемещение. Такое перемещение неизбежно в известном устройстве из-за различных дрейфов параметров фотодетекторов и компараторов.В устройстве дрейф параметров фотоприемника 12 и схем электроники дает одинаковые сдвиги дискретных сигналов, формируемых как в первом, так и во втором такте (это следует изравенства треугольников ОКЕ и О, К,Е фиг. 2 с). Потому в интервале лЬ с пределами Ь, = 2, Ь= 1,252 получится код 0000000, что в соответствии с таблицей означает расстояние Ь = О, вместо кода 1000100 (Ь7) т т.е. погрешность равна Е. При таком же интервале с пределами Ь32 Х, Ь, = 2,25 Е получится код 1000100 Ь = Е вместо кода 1100110 (Ь = 22).Одинаковый дрейф на величину ЛП( (0,5 ЛБ сигналов Бтт 1 и 0 приводит к появлению абсолютной погрешности лЬ = Е лП/лБ, которая в любом случае меньше разрешающей способности устройства во всем диапазоне измерений.Ф о р м у л а изобретенияУстройство для измерения малых зазоров, содержащее двухчастотный источник света, два светоделителя, каждый из которых предназначен для разделения светового потока на две ветви, два светофильтра, оптически связанные с первым светоделителем и установленные в соответствующих световых ветвях, два фотоприемника, первый из которых связан с вторым светоделнтелем, канал формирования в виде группы иэ шткомпараторов, где2 Лт 12ш - , входами связанных с выходом первого фотоприемника, вычислительный блок с дешифратором и индикатором, выходы компараторов соединены с первой группой входов дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено модуляторомустановленным между первым светоделителеми светофильтрами, светособирателем, установленным между фильт135050 рами и вторым светоделителем и оптически связанным с ними, двумя дополнительными светоделителями и третьим фотоприемником, регистром памяти, включенным между выходами ш компараторов группы,гдето -яи Л дли 2Л 1 2ны световых волн, и второй группой входов дешифратора, индикатор выпол нен управляемым, второй фотоприемник Шаг Дискретные сигналы Выход дешифратора, на котором формируется 1 на выходах компараторов на выходах регистра Р 12 Р 22 Р 23 Р 24 Р 11 Р 21 Р 31 0 0 О О. О,2 1 3 1 О О 4 1 0 1 О О О О 1 1 1 0 0 О 0 5 1 61 7 1 8 1 О О 0 О 1 О 1 1 1 1 16оптически связан с первым фильтром через первый дополнительный светоделитель, третий фотоприемник оптически связан с вторым фильтром через второй дополнительный светоделитель, выход второго фотоприемника связан с управляющим входом регистра памяти, а тертьего - с управля - ющими входами индикатора и дешифратора.1350501 актор С.Патрушева Заказ 5249 40 Проектная, 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг фг Р %г Ьг б оставитель Е. Глазковаехред Л.Олийнык Корректор М.Демчик Подписноеа СССРийд. 4/5 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры13035, Москва, Н, Раушская на