Способ измерения диаметра однородного прозрачного волокна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБПИК бЗ 1 пс С 01 В 21/1 ПИСАН БРЕТЕН ой ме ит ов Т., Митров в мдши- Л,Машино ко Вазении. окопе ение ростро(54) СПОСОБ ИЗМЕ НОРОДНОГО ПРОЗ (57) Изобретение о ной технике. Цепь ние точности измер ческого выбора подд введения поправок Лазер 1 формирует мый на прозрачное 6(;Ь ГОСУДАРСТВЕН 11 ЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Крылов К, ИПрфанов А. С, Применнастроении и прибостроение. 1978, с, 262,РЕНИЯ ДИАМЕТРА ОДРАЧНОГО ВОЛОКНА тносится к измеритель- изобретения - повышеений за счет автоматииапазона измерений и в результат измерения. пучок света, направляеволокно 18. С помощью обьектива 2 формируется дифракционная картина, которая преобразуется в электрический сигнал с помощью блока 3 сканирования и фотоприемника 4, Узел 5 формирует импульсы при прохождении электрического сигнала экстремальных значений. Средний временной интервал между импульсами выделяется блоком б выделения интервала времени. Блок 11 вычисления и индикации вычисляет приближенное значение диаметра волокна 18, по вычисленному значению которого определяются поддиапазон измерения и величины коэффициентов а, О, с, В найденном поддиапазоне измерения по сигналу, формируемому датчиком 12 положения, блоком 13 формируется строб измерения. С помощью элемента И 16 и блока 17 формируется измерительный временной интервал. Уточненное значение диаметра волокна 18 вычисляется блоком 11 по выражению, приведенному в формуле изобретения, 1 э, п. ф-л ы, 2 табл 2 ил.Г 3. Изобретение относится. к измерительной технике и может быть использовано при контроле диаметра различных прозрачных волокон,Цель изобретения - повышение точности измерений за счет автоматического выбора поддиапазона измерений и введения поправок в результат измерения.На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг, 2 - временные диаграммы сигналов, формируемых на выходе отдельных узлов устройства,В табл, 1 представлены расчетные значения коэффициентов а, Ь, с в зависимости от поддиапазона измерений.В табл. 2 - приведены числовые примеры, показывающие величины углового положения строба измерений и его угловой величины в зависимости от предварительно вычисленного ориентированного диаметра волокна и поддиапазона измерения.Устройство, реализующее способ измерения диаметра однородного прозрачного вволокна, содержит оптически связанные лазер 1, объектив 2, блок 3 сканирования поля рассеяния от измеряемого волокна и фотоприемник 4, узел 5 определения моментов экстремума сигнала, первый блок 6 выделения интервала времени, содержащий узел 7 формирования сигнала, первый счетчик 8 импульсов, второй счетчик 9 импульсов и генератор 10, блок 11 вычисления и индикации, датчик 12 положения, блок 13 формирования строба измерения, содержащий первый программируемый формирователь 14 импульса, второй программируемый формирователь 15 импульса, элемент И 16, второй блок 17 выделения интервала времени.Датчик 12 положения связан с блоком 3 сканирования, выход датчика 12 положения соединен с установочным входом первого счетчика 8 импульсов, установочным входом второго счетчика 9 импульсов, первым входом второго блока 17 выделения интервала времени, управляющим входом первого программируемого формирователя 14 импульса и управляющим входом второго программируемого формирователя 15 импульса, выход фотоприемника 4 соединен с входом узла 5 определения моментов экстремума сигнала, выход которого соединен с первым входом узла 7 формирования сигнала, входом второго счетчика 9 импульсов и первым входом элемента И 16, выход генератора 10 соединен с вторым входом узла 7 формирования сигнала, первым входом первого программируемого формирователя 14 импульса, первым входом второго программируемого формирователя 15 импульса ивторым входом второго блока 17 выделе 5 ния интервала времени, выход узла 7формирования сигнала соединен с входом первого счетчика 8 импульсов. выходкоторого соединен с первым входом блока11 вычислений и индикации, второй вход10 блока 11 вычислений и индикации соединен с выходом второго счетчика 9 импульсов, первый выход блока 11 вычислений ииндикации соединен с вторым входом второго программируемого формирователя 1515 импульса, третий вход которого соединенс выходом первого программируемогоформирователя 14 импульса, выход второго программируемого формирователя 15импульса соединен с вторым входом эле 20 мента И 16, выход которого соединен стретьим входом второго блока 17 выделения интервала времени, выход которогосоединен с третьим входом блока 11 вычислений и индикации, Измеряется диаметр25 волокна 18,Способ реализуется следующим образом.Монохраматический когерентный пучок света, формируемый лазером 1, на 30 правляется на контролируемое волокно 18перпендикулярно его оптической оси. Вплоскости анализа с помощью объектива 2формируют поле рассеяния от волокна 18,Блок 3 сканирования осуществляет ска 35 нирование поля рассеяния от измеряемоговолокна, а фотоприемник 4 преобразуетраспределение освещенности поля рассеяния во временной электрический сигнал.40 При достижении элементом сканирования, входящим в блок 3 сканирования полярассеяния, положения, соответствующегоуглу рассеяния 10 О, датчик 12 положенияформирует сигнал, который поступает на ус 45 тановочные входы первого счетчика 8 импульсов, второго счетчика 9 импульсов,второго блока 17 выделения интервала времени, приводя их в исходное состояние, атакже на управляющие входы первого 14 и вто 50 рого 15 программируемых формирователейимпульсов.Электрический сигнал, формирующийся на выходе фотоприемника 4, описываетраспределение освещенности в регистри 55 чуемом поле рассеяния от волокна 18. Сигнал с фотоприемника 4 поступает на входузла 5 определения моментов экстремумасигнала. На выходе узла 5 в моменты экстремума сигнала появляются короткиеэлектрические импульсы, которые посту1663430 ления интервала времени, перебрасывая его,45 Импульс, формируемый на выходе 50 Оп 2 а ы, значения котосленным поддиапают на первый вход узла 7 формирования сигнала и на вход второго счетчика 9 импульсов. Узел 7 формирования сигнала формирует интервал времени, соответствующий максимальному числу полупериодов регистрируемой интерференционной картины, который заполняется импульсами высокой частоты, поступающими с выхода генератора 10. Первый счетчик 8 импульсов преобразует количество этих. импульсов в позиционный код,На выходе счетчика 9 формируется кодовая комбинация, соответствующая количеству импульсов на выходе узла 5 определения моментов экстремума в сигнале. Кодовые комбинации с выходов первого 8 и второго 9 счетчиков импульсов поступают на первый и второй соответственно входы блока 11 вычислений и индикации, Используя эти данные, блок 11 вычислений и индикации рассчитывает усредненное значение интервалов времени Лтср, сформированных в узле 7 формирования сигнала. В блоке 11 вычислений и индикации осуществляется вычисление приближен ного значения диаметра волокна с помощью выраженияКЖ Л,р где Опр - приближенное значение диаметра волокна;К - коэффициент пропорциональности;в - угловая скорость сканирования дифракционной картины;Лтср - усредненное значение интервалов времени между минимумами дифракционной картины.В соответствии с вычисленным усредненным диаметром волокна 18 в блоке 11 вычислений и индикации осуществляются определение поддиапазона измерений и вычисление коэффициентов "а", Ь", "с", соответствующих вычисленному поддиапазону измерений, а также вычисление начала и окончания строба измерения по выражению де 11, 12 - моменты начала и окончаниястроба измерений;а, Ь, с - коэффициентрых определяются вычипазоном измерений;Олр "вычисленное приближенное энаение диаметра волокна 18. 10 15 20 25 30 35 40 На первом и втором выходах блока 11 вычислений и индикации формируются кодовые комбинации. На первом вьходе блока 11 вычислений и индикации появляется кодовая комбинация, определяющая начало строба измерений, а на втором его выходе - кодовая комбинация, определяющая конец строба измерения, В момент появления сигнала на выходе датчика 12 положения во втором подцикле измерений кодовые комбинации с первого и второго выходов блока 11 вычислений и индикации поступают соответственно на входы программируемых формирователей 14 и 15 импульса и записываются в реверсивных счетчиках. С этого момента на реверсивный вход реверсивного счетчика программируемого формирователя 14 импульсов поступают импульсы с выхода генератора 10. В момент обнуления реверсивного счетчика, соответствующий моменту начала формирования строба измерений, на выходе программируемого формирователя 14 импульса появляется логический сигнал, который поступает на вход второго программируемого формирователя 15 импульса, на выходе которого подобным образом формируется временной интервал с момента появления логического сигнала на выходе первого формирователя 14 импульса до момента обнуления реверсивного счетчика в нем,Данный временной интервал, соответствующий длительности строба измерений, поступает на второй вход элемента И 16, на первый вход которого поступает сигнал с выхода узла 5 определения моментов экстремума сигнала, На выходе элемента И 16 формируется импульс, соответствующий информационному минимуму сигнала, который поступает на вход триггера, входящего в состав второго блока 17 выдетриггера, заполняется импульсами высокой частоты, поступающими на вход второго блока 17 выделения интервала времени, количество которых подсчитывается счетчиком. Полученная с выхода второго бло 17 выделения интервала времени кодовая комбинация поступает на третий вход блока 11 вычислений и индикации, где с использованием ранее определенных коэффициентов "а", "Ь", "с" и сигнала с выхода блока 17 рассчитывается уточненное начение диаметра контролируемого во-окна 18 по выражениюОу = а гР Л 2 + Ь щ Ь т + с, 1663430где а, Ь, с - коэффициенты, хранящиеся в блоке 11 вычислений и индикации;м - угловая скорость сканирования дифракционной картины;Ь 1 - значение временного интервала, 5 формируемого вторым блоком 17 выделения интервала времени.Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность измерений за счет автоматического выбора 10 поддиапазона измерений и введения поправок в результат измерения,Формула изобретения1. Способ измерения диаметра одно родного прозрачного волокна, заключающийся в том, что направляют на волокно перпендикулярно его оси монохроматический пучок света и получают дифракционную картину, сканируют формируемую 20 дифракционную картину с фиксированного начального угла с одновременным преобразованием распределения интенсивности в дифракционной картине в электрический ; сигнал, определяют интервалы времени меж ду минимумами электри ческого сигнала, по усредненному значению которых вычисляют приближенное значение диаметра волокнас помощью выражения30Кгде Олр - приближенное значение диаметра волокна; 35К - коэффициент пропорциональности;й)- угловая скорость сканирования дифракционной картины;Лр - усредненное значение интерва лов времени между минимумами электрического сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,.с целью повышения точности измерений, перед измерением разбивают диапазон измерения диаметра волокна на ряд 45 поддиапазонов, для каждого поддиапазона измерения вычисляют коэффициенты а, Ь, с параболического уравнения50 О=а Жин + Ь Имин + с,где О - диаметр волокна,а, Ь, с - коэффициенты, значения которых определяются вычисленным поддиапазоном измерения;Нчнн - угловая координата информационного минимума дифракционной картины,по вычисленному приближенному зна- чению диаметра волокна вычисляют поддиапазон измерения, формируют строб измерения, начало и окончание которого определяют по выражению- Ь - Ь - 4 а с - Оп +04211, 22 агде т, 12 - моменты начала и окончания строба измерения;Опр - вычисленное приближенное значение диаметра волокна,измеряют интервал времени от начала сканирования диффракционной картины до момента формирования минимума электрического сигнала, находящегося в стробе измерения, а по измеренному интервалу времени вычисляют уточненный диаметр волокна, используя выражениеОут= а аР Л т 2 + Ь а Ьл + с,где Оут - уточненный диаметр волокна;Л т - интервал времени от начала сканирования дифракционной картины до момента формирвания электрического сигнала, находящегося в стробе измерений,2, Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи й с я тем, что для волокон с диаметром 5-48 мкм сканирование дифракционной картины осуществляют в диапазоне углов 10-30 относительно направления распространения монохроматического пучка света, а коэффициент К устанавливают равным:К=24,16 привЛр 1,1,К=24,42 "при а Ь 1 ср 1,1Таблица 11663430 Хаблица 2 0 0 0 00 =0 0 =0 Составитель Т. Айси Техред М.Моргентал Корректор М. Демчик ковска дакто оказ 2257 Тираж 383 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Для7 мкм;8 мкм;9 мкм;Дляф 17 мкм;20 мкм;23 мкм;Для34 мкм;48 мкм; 2-го поддиапаз она (а8 = 22,346 = 15,99,6 = 10 475-го поддиапазона (аЙ = 27,286, = 18. 82,б = 11,797-го поддиапаз она (а6,= 28,79,Р,= 10,89,= О,О,2= 6: 2