Устройство для измерения дробной части интерференционной полосы

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКСПУБЛИК 119) (11) 1/О 1)4 СО ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВУ осл м УДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова(56) Авторское свидетельство СССРВ 1260682, кл. 0 01 В 21/00, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДРОБНОЙЧАСТИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ПОЛОСЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения -расширение области испольЗования, засчет обеспечения воэможности измерения при реверсивном перемещении и изменении.знака абсолютного перемещенияУстройство с помощью дешифратора 18нуля и триггера 19 фиксирует нулевое состояние реверсивного счетчика 17, и е чего сигналом с триггера переключают вычитающий .вход реверсивного счетчика на суммирующий вход, а сумирующий - на вычитающий. При этом сигнал управления блоком 12 вычисления обратных тригонометрических функций формируется таким образом, что вид вычисляемой функции агсСЕ или агссСд обеспечивает увеличение или уменьшение дробной части интерференционной полосы соответственно с уве- личением или уменьшением абсолютного перемещения как при положительном относительно первоначального положения, так и при отрицательном абсолютном перемещениях подвижного отражателя (объекта), 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений различных объектов,5На Фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы,Целью изобретения является расширение области использования за счет 10обеспечения возможности измерения приизменении знака абсолютного перемещения. Устройство состоит из двух иден 15 тичных каналов, содержащих последовательно соединенные фотоприемник ( 2), усилитель 3 (4) и формирователь 5 (6), последовательно соединенные выпрямитель 7 (8), входы которого подключены к выходам усилителя 3 (4), и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9 (10) Устройство имеет также блок 11 деления, информационные входы которого соединены с выходами АЦП 9 и 10, блок 12 вычисления обратных тригонометрических функций, вход которого подключен к выходу блока 11 деления, суммирующе-вычитающнй блок 13, входы которого соедине;ны с выходами усилителей 3 и 4, блоки 14, 15 формирования сигнала, входы .которых соединены с выходами суммирующе-вычитающего блока 13, комбинационную логическую схему 16, входы35 которой подключены к выходам формирователей 5 и 6 и выходам блоков 14, 15 Формирования сигнала, реверсивный счетчик 17, входы которого соединены с выходами комбинационной логической схемы 16, дешифратора 8 нуля, соединенного своими входами с выходами реверсивного счетчика 17, Р-триггера 19, С-вход которого подключен к выходу дешифратора нуля, Р-вход - к инверсному выходу Р-триггера 19, а прямой выход соединен с управляющим входом комбинационной логической схемы 16, первого двуйходового элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, входы которого соединены с выходами блоков 14, 15 формирования сигнала, а выход соеди-нен с управляющим входом блока 11 деления, второго двувходового элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21, входы которого соединены с выходами формирователей 5 и 6, третьего двувходового элемента ИСКЛЮЧАКИ 1 ЕЕ ИЛИ 22, входы которого соединены с выходами первого 20 и второго 2 элементов ИСКЛЮЧАКПЕЕ ИЛИ,инвертора 23, вход которого соединенс выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22, схемы 2-2 ИИЛИ 24, первые входы элементов И этой схемысоединены соответственно с выходомтретьего элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 22и выходом инвертора 23, вторые входыэлементов И этой схемы соединены соответственно с прямым и инверснымвыходами Р-триггера 19, а выход схемы 2-2 ИИЛИ 24 подключен к управляющему входу блока 12 вычисления обратных тригонометрических Функций.Устройство работает следующим образом.Сигналы, снимаемые с фотоприемников 1 и 2 и сдвинутые по фазе на .четверть периода, усиливаются усилителями 3 и 4 до необходимого уровня, иодновременно происходит компенсацияпостоянных составляющих сигналов.Выходные сигналы усилителей поступают на формирователи 5 и 6 и на суммирующе-вычитающий блок 13, на выходекоторого получают два квадратурныхсигнала, которые подаются на блок 14,15 формирования сигнала. Формирователями 5 и 6 и блоками 4, 15 Формирования сигнала формируются сигналыа.,Ь,с и(см, фиг.2), высокому уровню которых соответствует положительное значение входного сигнала, а ну,левому - отрицательное. Сигналы а,Ь,с и Й подаются на комбинационнуюлогическую схему 16, где формируется последовательность импульсов, по-.ступающих либо на суммирующий входреверсивного счетчика 17, либо на вычитающий в зависимости от направления перемещения интерференционныхполос. Дискретность формирования импульсов равна одной шестнадцатой длины волны излученияВ пределах однойшестнадцатой длины волны вычисляетсязначение дробной части интерференционной полосы,Аналоговые сигналы с выходов усилителей 3 и 4 поступают на выпрямители 7 и 8, где происходит их двухпо- . лупериодное выпрямление. Выпрямленные сигналы е и е" (Фиг,2) преобразуются аналого-цифровыми преобразова-. гелями 9 и 10 в цифровую форму и поступают на вход блока 11 деления, где происходит деление меньшего числа на большее под управлением сигнала Я,Высокий уровень сигнала знака абсолютного перемещения с прямого выхода0-триггера 19 поступает на управляющий вход комбинационной логическойсхемы 16, где происходит коммутация.импульсов, поступавших на вычитающийвход реверсивного счетчика 17, насуммирующий вход этого счетчика, а импульсы, поступавшие на суммирующийвход, коммутируются на вычитающий.Содержимое реверсивного счетчика начинает увеличиваться, что .соответствует увеличивающемуся абсолютномуперемещению. В момент С не происходит изменение вида вычисляемой тригонометрической функции, что обеспечи- .вает увеличение значении дробнойчасти интерференционной полосы, начиная с момента 1 и до момента т 5,когда происходит изменение направления перемещения (фиг.2), В момент 1аналогично моменту 1 изменение видавычисляемой функции не происходит,и значение дробной части интерференционной полосы уменьшается.При наступлении следующего момента нулевого абсолюного перемещения дешифратор 18 нуля дешифрирует нулека 17, Р-триггер 19 перебрасываетсяв нулевое состояние, своим низкимуровнем сигнала знака абсолютного перемещения с прямого выхода коммутируя поступление импульсов на реверсивный счетчик 7 в соответствии с первоначальным состоянием.Сигнал управления блоком вычисления обратных тригонометрических функСигналы с выходов формирователей 5 и 6 поступают на элемент ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21, далее сигналы с выходов элементов 20 и 21 поступают на третий элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22 выходной сигнал которого инвертируется инвертором 23. Сигналы с выхода 5 О В-триггера 19 поступают на первыйэлемент И схемы 2-2 ИИЛИ 24, а навходы другого элемента И схемы 2-2 И,-2 ИЛИ 24 поступают сигналы с выходатретьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22 55.и с прямого выхода 0-триггера 19.,Сигнал управления р с выхода схемы24 поступает на управляющий вход блока вычисления обратных тригонометрических функций,з 144 1964поступающего на управляющий вход блока 11 деления. Алгоритм формированиясигнала Я записывается Я=сй. Сигналуправления формируется элементом ИС 5КЛЮЧАИ 31 ЕЕ ИЛИ 20, на вход которогоподаются сигналы с выходов формирователей 5 и 6. Результат деления с выхода блока 11 деления поступает вблок 12 вычисления обратных тригоно Ометрических функций, где вычисляетсяагс 1 д или агссСд в зависимости отнаправления перемещения, от знака абсолютного перемещения и от текущегозначения фазы сигнала фотоприемника. 15Вид вычисляемой обратной тригонометрической функции определяется сигна-.лом управления р, поступающим на управляющий вход блока вычисления обратных тригонометрических функций 2 Ои формируемым по алгоритмур=.(а Ю Ь) ЮЯ Р+(аЭЬ)9 Я Р,где Р - сигнал знака абсолютного перемещения, формируемый дешифратором 2518 нуля и Р-триггером 19. В исходномсостоянии Э-триггер 19 находится внулевом состоянии. При начале движе.ния объекта до момента 1 (перваядиаграмма на фиг.2) импульсы, форми- Зо,вое состояние реверсивного счетчируемые комбинационной логической схемой 16, поступают на суммирующий вход. реверсивного счетчика 17. В моментС направление движеьия изиеняется,а счетные импульсы начинают поступать З 5на вычитающий вход реверсивного счетчика 17. До момента С (момента нулевого абсолютного перемещения) видвычисляемой функции агс 1 д нли агссКизменяется с каждым изменением любо О ций формируется следующим образом.1 го нз сигналов а; Ь, с или й, приэтом до момента 1 внутри интервалов,соответствующих целой части интерференционной полосы, значение дробнойчасти интерференционной полосы увеличивается с увеличением абсолютногозначения перемещения. Начиная с момен ,тавеличина абсолютного перемеще. ния уменьшается, и значение дробной ,инвертора 23 и с инверсного выходачасти интерференционной полосы такженачинает уменьшаться (последняя диа, грамма на фиг.2). Это обеспечиваетсятем, что в момент 1 не происходитизменение вида вычисляемой функции,В момент Ф содержимое реверсивногосчетчика 17 становится равным нулю,на выходе дешифратора 18 нуля появляется сигнал, перебрасывающий Ртриггер 19 в единичное состояние.10 5 44В целом алгоритм вычисления дробной части интерференционной полосызаписывается:агс 1 ц - , если 8= и р=1х5хагс 1 д ,хЯ= и рдОх фагсСЕ в -, Я=О и р=1хХагс 1 -Я=О и р=О,х,где Р - цифровой код дробной частиинтерференционной полосы,формируемый на выходе блока 1 Бвычисления обратных тригонометрических функций;х их - цифровые коды сигналов найвыходах аналого-цифровыхпреобразователей 9 и 1 О. Формула изобретения Устройство для измерения дробнойчасти интерференционной полосы, содержащее два канала, каждый из которых состоит из посЛедоватепьно соединенных фотоприемника, усилителя и формирователя и последовательно соединенных выпрямителя, вход которого 30соединен с выходом усилителя, и аналого-цифрового преобразователя, суммирующе-вычитающий блок, входы которого соединены с выходами усилителейканалов, первый и второй блоки форми- З 5рования сигнала, входы которых соединены с выходами суммирующе-вычитающего блока, комбинационную логическуюсхему, входы которой подключены к выходам формирователей и блоков форми. рования сигнала, реверсивный счетчик,входы которого .соединены с выходамикомбинационной логической схемы,96 бблок деления, информационные входыкоторого соединены с выходами анало-.го-цифровых преобразователей, блоквычисления обратных тригонометрических функций агс 1 д и агсс 1 ц, информационный вход которого подключен квыходу блока деления, первый двувходовый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входыкоторого подключены к выходам блоковформирования сигнала, а выход - куправляющему входу блока деления,второй двувходовый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЮП 1, входы которого подключенык выходам формирователей, третий двувходовый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,входы которого соединены с выходамипервого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что,с .целью расширения областииспользования за счет обеспечениявозможности измерения при изменениизнака абсолютного перемещения, оноснабжено дешифратором нуля, входыкоторого соединены с выходами реверсивного счетчика, В-триггером, С-входкоторого соединен с выходом дешифратора нуля, Р-вход - с инверсным выходом триггера, инвертором, вход которого соединен с выходом третьегоэлемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, схемой2-2 ИИЛИ, первые входы элементов Икоторой соединены с выходами третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертора, а вторые входы - соответственно с прямым и инверсным выходами 0 триггера, выход схемы 2-2 ИИЛИ подключен к управляющему входу блока вычисления обратных триногометрическихфункций, комбинационная логическаясхема выполнена управляемой, а прямойвыход Р-триггера соединен с ее управляющим входом.исное Проектная, 4 изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужго Тираж 680 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 13035, Москва, Ж, Р