Устройство для измерения импульсных перемещений

(51)5 С 01 В 21/00 3 Б 1. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 467624/249.07.887.05.90.(21) (22) (46) (71) юл. У 17 институт тронного ковск Фото- еобразоводами. троника,ИМПУЛЬГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР машиностроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 801562706(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цельюизобретения является повышение точности за счет устранения дрейфа коэффициента преобразования. Принцип действия устройства основан на измеренииперемещений объекта с помощью оптического датчика, реализованного ввиде Волоконно-оптического преобразователя (ВОП) образованного источником 8 излучения и фотоприемником 1,оптически связанными между собой разветвленным световодом. Дрейф коэффициента преобразования ВОП, обусловленный изменениями температуры окружающей среды, условий светопропуска1562706 ния в промежутке между торцом свеговода и поверхностью фотоприемника 1, закрепленного на последуемом объекте, и другими дестабилизирующими фактора 5 ми, приводящими к вариации потока излучения и, как следствие, к изменению отклика ВОП, может быть скомпенсирован соответствующим изменением светового потока источника 8 излучения. 1 О Однако при многократных ударных воздействиях начальное положение грани: цы оптической неоднородности (границы исследуемого объекта.) меняется после каждого удара, что вносит. значительные погрешности в результат измерения и указанная компенсация дрейфа ста.ноИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения импульсных перемещений при исследованиях объектов на многократные ударные воздействия.Целью изобретения является повышение точности за счет устранения дрейфа коэффициента преобразования,На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг,2 - функция преобразования; на фиг,3 - диаграмма работы устройства.Устройство содержит последователь" 3 но соединенные фотоприемник 1, блок 2 разделения переменной и постоянной составляющих, блок 3 выборки-хранения, первый компаратор 4, реверсивный счетчик 5 цифроаналоговый пре 4 О образователь 6 (ЦАП 6), управляемый источниктока и источник 8 излучения, разветвленный световод (не показан), через который оптически связаны источник 8 излучения и фото приемник 1, последовательно соединенные блок 9 опорного напряжения, второй компаратор 10, одновибратор 11 с регулируемой задержкой и элемент ИЛИ 12, выход которого соединен с управляющим входом блока 3 выборки- хранения и с входом. разрешения счета реверсивного счетчика. 5, генератор 13 импульсов,. выход которого соединен со счетным входом реверсивного55 счетчика 5, блок, 14 начальной уста- новки, первый выход которого соединен с входом занесения информации реверсивного счетчика 5, а второй вится малоэффективной. Положительныйэффект достигается в у тройстве путемразделения в блоке 2 п ременной и постоянной составляющих нформационногосигнала с выхода фотоп иемника 1 напостоянную (но меняющу:з свое значениепосле каждого удара) и переменную составляющие. Последняя используетсядля блокирования проце"са компенсациидрейфа на время ударно о импульса,Постоянная составляющая используетсядля компенсации дрейфа коэффициентапреобразования ВОП с и мощью регулирования мощности источника 8 излучения, питаемого от управляемого источника 7 тока. 3 ил.выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ .12, и регистратор 15, вход которого соединен с вторым выходом блока 2 разделения, первый и второй выходы блока 2 разделения соединены также с вторыми входами соответственно первого 4 и второго 10 компараторов.Блок 2 разделения переменной и постоянной составляющих может быть выполнен, например, в виде двух фильтров - низкочастотного и высокочастот,ного, блок 14 начальной установки - в виде набора переключателей или кнопок, количество которых зависит от разрядности реверсивного счетчика 5, ,источник 8 излучения - в виде группы инфракрасных светодиодов.Дрейф коэффициента преобразования возникает при изменении температуры окружающей среды, ее светопропускания в промежутке между торцом световода и поверхностью, а также в результате воздействия других факторов, приводящих к вариации потока. излучения. Преобразование перемещения в общем случае осуществляется (фиг.2) вблизи рабочей точки 15,в которой достигается ,наибольшая крутизна и 1 инейность.При воздействии указан ных выше факторов изменится коз рфициент преобразования, и отклик волоконно-оптического преобразователя (ВОП) при том же начальном положении границы оптической неоднородности римет другое значение (точка 16), С.омпенсировать погрешность можно изменением излучения (в данном случае е. о уменьшением)При уменьшении постояннои состав-,ляющей си 1.нала относительно зафиксированного в блоке 3 выборки-хранениязначения режим работы реверсивногосчетчика 5 - "прямой счет". В результате уровень сигнала на выходе ЦАП6 увеличивается, что, в свою очередь,приводит к увеличению потока от источника 8 излучения и, как следствие, к компенсации влияния дестабилизирующего Фактора. При превышении постовыхода блока 3 выборки-хранения реверсивный счетчик 5 переходит в режим обратного счета, что ведет куменьшению потока излучения и соответственно к уменьшению выходногосигнала, Таким образом, величина постоянной составляющей поддерживаетсяна фиксированном уровне, что обеспечивает стабильность коэффициентапреобразования,11 ри ударном воздействии переменная составляющая сигнала выделяется на выходе блока 2 разделения постоянной и переменной составляющих и поступает на регистратор 15, а также на второй вход второго компаратора 10, При превышении уровня, поступающего на второй вход второго компаратора 10 с блока 9 опорного напряжения, второй компаратор 10,срабатывает и запускает одновибратор 11 с регулируемой задержкой на время Т (фиг.3). При этол уровень логическойс выхода одновибратора 11 через элемент ИЛИ 12 запрещает работу реверсивного счетчика 5 в счетном режиме и переводит блок 3 выборки-хранения в режим выборки, Таким образом, на время ударного импульса регулировка потока излучения запрещается с целью исключения дополнительной погрешности, связанной с влиянием цепи стабилизации. После настройки на втором (управляющем) выходе блока 14 начальной установки формируется уровень логического "0", и устройство переходит 50 в режим стабилизации, В блоке 3 выборки-хранения фиксируется уровень постоянной составляющей, пропорциональный положению объекта относительЧерез время Т, когда объект вернется в начальное положение относительно торца световода, на выходеодновибратора 11 появляется уровеньлогического "0", который разрешаетработу реверсивного счетчика 5, аблок 3 выборки-хранения вновь переходит в режим хранения, но уже нового значения постоянной составляющей,пропорционального положению объектапосле окончания ударного воздействия. но торца световода, а также разрешается работа реверсивного счетчика 5в счетном режиме. Направление счетазависит от состояния первого компаратора 4. 51562706таким образом, чтобы функция преобразования Т 1 совместилась с функциейпреобразования 1 (фиг.2), так какмощность светового потока входит ли-.5нейным сомножителем в функцию преобразования ВОП.Однако при многократных ударныхвоздействиях чачальное положение границы оптической неоднородности (границы исследуемого образца) изменяетсяпрактически после каждого удара. Т.е.если до удара образец находился в по- янной составляющей уровня сигнала с ложении а, то после удара он будетнаходиться в положении в. Так как изменение начального положения образцаэквивалентно действию на информационный сигнал Б (выходной сигнал Фотоприемника 1) указанных дестабилизирующих Факторов, то изменением величины потока излучения (источника 8 излучения) величина информационногосигналаП, (точка 17, фиг,2) можетбыть уменьшена до значения Ц (точка18, фиг.2), что приведет в результате к уменьшению коэффициента преобразования относительно номинального.Устройство работает следуюшим образом.30Перед началом измерений устанавливается оптимальный зазор между торцомсветовода и объектом, на котором за,креплен фотоприемник 1. С помощьюблока 14 начальной установки в реверсивный счетчик 5 заносится код, состветствующий такому напряжению на выходе ЦАП 6 (а следовательно, токаисточника 8 излучения), при которомдостигается номинальный коэффициентпреобразования устройства. При этомуправляющий сигнал (логическая "1")с элемента ИЛИ 12 запрещает счет реверсивного счетчика 5 и переводитблок 3 выборки-хранения в режим выборки.7 156270 бФормула и з б б р е т е н и я Устройство для измерения импульсных перемещений, содержащее источник излучения, разветвленный световод, фотоприемник и регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности за счет устранения дрейфа коэффицента преобразования, оно снабжено последовательно соединенными блоком разделения переменной, и постоянной составляющих, блоком выборки-хранения, первым компараторОм, реверсивным счетчиком, цифроана логовым преобразователем и управляемым источником тока, выход которого соединен с входом источника излучения, последовательно соединенными блоком опорного напряжения, вторым 2 О компаратором, одновибратором с регулируемой задержкой и элементом ИЛИ,выход которого соединен с управляющим входом блока выборки"хранения ивходом разрешения счета реверсивногосчетчика, блоком начальной установки,первый выход которого соединен с входом занесения информации реверсивногосчетчика, а второй выход соединен свторым входом элемента И 1 Я, и генератором импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного.счетчика, вход блока раз;еления переменной и постоянной сост;.вляющих соединен с выходом Фотоприемника, первый выход соединен также с вторымвходом первого компаратора, а второйвыход соединен с вторымходом второго компаратора и входом 1 егистратора.1562706 Юб/У/ Составитель О.Сми актор Г.Гербер Техр Корректор В, Кабаций ед М Ходанич Заказ 1055 Тираж 483 ПодписноеВВНИИПИ Государствечного комитета по изобретениям н открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород Гагарина, 10