Способ и устройство преобразования измерительной информации

(22) Заявлено 080676 (21) 2370837/18"28 Кг6 01 В 19/46 с присоединением заявки МА Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 3005,80(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к информа" ционно-измерительной технике, а именно к выделению и преобразованию изме- рительной информации в системах с пространственно-временной модуляцией,Известен способ преобразования информации в модуляционных лазернйх интерферометрах, заключающийся в преобразовании амплитуд гармоник в аналоговые сигналы, преобразуемые далее .в электроннолучевой трубке в угдовое положение светящейся точки (1,Основной йедостаток иЗвестНого способа - невозможность автоматизации съема информации с экрана электроннолучевой трубки простыми средствами.Наиболее близкимк предлагаемому является способ преобразованИя информации в системах с пространственно- временной модуляцией, заключающийся в том, что из сложно-модулированного сигнала на выходе системы выделяют ортогональные по измеряемому парамет-ру гармонические составляющие и по ним определяют сдвиг фазы,информационного сигнала относительно опорного (2) .Известно устройство. для осуществления способа преобразования измерительной информации, содержащее оптико-электронный измерительный преобразователь, блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, соединенный входом с выходом оптико-электронного измерительного преобразователя, источник модулирующего напряжения, соединенный выходом с одним пз входов оптико-электронного измерительного преобразователя, .фазоизмерительный блок, соединенный .одним из входов с выходом источника модулирующего напряжения,.и.блок регистрацик фазы, соединенный входом с выходом фазоизмерительного блока (21Недостатками известного способа и устройства для его осуществления являются нелинейность характеристики преобразования, невысокая точность и низкая помехоустойчивость, так как все преобразования и измерения производятся в основном с амплитудным спектром сигналов.Цель изобретения - повышение точности и линейности преобразования измерительной информации., Поставленная цель достигается тем, что в известном способе один иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов функционально преобразуют во времени, суммируют преобразованный сигнал с другим ортогональным по измеряемому параметру гармоническим сигналом, производят сравнение фазы суммарйого напряжения с Фазой модулирующего напряжения и по их разности судят бб измеряемой информации.Кроме того, функциональное пре.образование во времени одного иэ ,.ортогональных по измеряемомупараметру гармонических сигналов осущест вляют путем сдвига его Фазы на 90Устройство снабжено Функциональным преобразователем во времени одно го иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов, соединенным входом с одним иэ выходов блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, и сумматоррм, соединенным входами с выходом функционального преобразователя и вторьп выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармо" нических составляющих, а выходом со вторым входом фазоизмерительного блока.Дополнительно блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоящей иэ узла пространственного разделения сложно-модулированного сигнала на ортогональные по измеряемому параметру гармонические составляющие, соединенного входом с выходом оптико- электронного измерительного преоб, разователя, двух Фотоприемнйков; установленных на выходах узла прост- ранственного разделения сложно-модулированного сигнала на ортогональные по измеряемому параметру гармонические составляющие, и двух избирательных усилителей первой гармоники, каждый из .которых соединен входом с выходом соответствующего фотоприемника, а выходом, соответственно со входом сумматора и со входом Функционального преобразователя выходом подключенного ко второму входу сумматора.Блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоящей из фотоприемника, установ ленного на выходе оптико-электронно го измерительного преобразователя, избирательного усилителя второй гар моники, соединенного входом с выходом Фотоприемника, а выходом с одним иэ входов сумматора, избира- . тельного усилйтеля первой гармоники, соединенного. входом с выходом фотоприемника, удвоителя частоты, соеди ненного входом с выходом избирательного усилителя первой. гармоники,а выходом со входом функционального преобразователя, а фазоизмерительный блок на входе, соединенном свыходом сумматора, содержит делитель частотыФункцмональный преобразователь во времени одного из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов выполнен в виде квадратур- ного фазовращателя, соединенного входом с выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, а выходом с одним из входов сумматора.На фиг, 1 приведена схема устройства для осуществления способа преобразования измерительной информации;иа Фиг. 2 - вариант схемы блока пространственного выделения ортого 10 15 20 4, Фаэоизмерительный блок б соединен входами с выходами источника 3 модулирующего напряжения и сумматора 5, а выходом со входом блока 7 регистрации фазы,Первый вариант схемы блока 2 выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих (фиг. 2), содержит узел 8 пространственного разделения сложно- модулированного сигнала на ортогональиых по измеряемому параметругармонических составляющих; на фиг.3 вариант схемы блока спектральноговыделения ортогональных по измеряе 25 мому параметру гармонических составляющих,Устройство (Фиг, 1) для осуществления способа преобразования измерительной информации содержит оптикоэлектронный измерительный преобразователь 1, блок 2 выделения ортогональных по измеряемому параметругармонических составляющих, источник3 модулирующего напряжения, функциднальный преобразователь 4 во времени.одного из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов, сумматор 5, Фазоизмерительныйблок б и блок 7 регистрации фазы,При этом блок 2 выделения орто 4 О гональных по измеряемому параметругармонических составляющих соединен входом с выходом оптико-электронного измерительного преобразователя 1, с одним из входов которого, соединен выходом источник 3 модулируЮщего напряжения. Блок 2 выделения ортогональных по измеряемомупараметру гармонических составляющих вйходами соединен со входамиО блока 4 Функционального преобразователя во времени одного из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов и однимиз входов сумматора 5, второй входкоторого соединен с выходом блока737783 формула изобретения нальные по измеряемому параметругармонические составляюшие, соединенный входом с выходом оптико"электронного измерительного преобразователя 1, два фотоприемника 9 и 10,установленные на выходах узла 8, 5и два избирательных усилителя 11 и12 первой гармоники, каждый иэ кото"рых соответственно соединен входомс выходом фотоприемников 9 или 10,а выходом соответственно со входомсумматора 5 и со входом функционального преобразователя 4,Второй вариант схемы блока 2 выделения ортогональных по измеряемомупараметру гармонических составляюших (фиг. 3) содержит фотоприемиик13, соединенный входом с выходомоптико-электронного измерительногопреобразователя 1, избирательныйусилитель 14 второй гармоники, соединенный входом с выходом Фотоприемника 13, а выходом со входом сумма-тора 5, избирательный усилитель 15первой гармоники, соединенный входомс выходом фотоприемника 13, а выходомсо входом удвоителя частоты 1 б, вы-., Иход которого соединен со входом Функционального преобразователя 4.функциональный преобразователь 4во времени одного из ортогональнымпо измеряемому параметру гармоничес- ЗОких сигналов выполнен в виде квад-ратурного Фазовращателя, соединенного входом с выходом блока 2 выделения ортогональных по измеряемомупараметру гармонических составляю- . цщих, а выходом со входом сумматора 5.Распределение освещенности навыходе интерференционного измерительного преобразователя с интерфе ренционной модуляцией, являюшегося 4 Оодной иэ возможных реализаций опти-.ко-электронных измерительных преобразователей, имеет вид= 1 фСоах,сов(а 8 афаюй)-Бей хЕ г Ж И йВсма(а Зиж.)где Ео - максимальное значение осве. щенности,Х - измеряемое перемещение,А - длина волны источника излучения,а - амплитуда модуляции.Пространственное разделение слож"ного сигнала на ортогоналЬные отноСительно Х составляющие реализуются фблоком 8, выполненным, например, в .виде полупрозрачной пластины (фиг.2)и двух мелевых диафрагм, вырезаеМымиэ одной пространственно-разделенной пластиной интерференционной полосы участков, сдвинутых в пространстве на четверть периода интерференционной картины. Фотоприемники9 и 10 преобразуют ортогональные поизмеряемому параметру сложно-моду"лированные оптические сигналы в 65 6электрические сигналы, иэ которых избирательными усилителями 11 и 12 выделяют сигналы первой гармоники модулирующегонапряжения.В случае использования в качест ве оптико-электронного измерительного преобразователя 1, например, интерференционного преобразователя с модуляцией оптической разности хода (Фиг, 3), осуществляют спект:ральное разделение,сложно-модулированного сигнала на ортогональные по измеряемому параметру составляющиеС выхода сумматора 5 сигнал посту-. ,пает на вход фазоизмерительного блока б, где его частота предварительно уменьшается в два. раза делителем частоты. фаза полученного сигнала сравни- ,вается с Фазой модулируюшего напряжения. На выходе Фазоизмерительного блока б получают инФормацию об измеряемом параметре ввиде Йч. = ) (о, которая регистрируется в блоке 7 регистрации Фазы.Предлагаемый способ и устройство позволяет повысить точность измерения и линейность преобразования информации. 1.Способ преобразования измерительной инФормации в системах с пространственно-временной модуляцией по гармонйческому закону, заключаюшийся в том, что из сложно-модулиро- ванного сигнала на выходе системы 1,выделяют сртогональные по иэмеряемощ параметру гармонические составляющие и по ним определяют сдвиг фазы информационного сигнала относительно опорного, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и линейности преобразования измерительной информации, один из ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов функционально преобразуют во времени, суммируют преобразованный сигнал с другим ортогональным по измеряемому параметру гармоническим сигналом, производят сравнение фазы суммарного напряжения с фазой модулирующего напряжения и по их разности судят, об измеряемой информации.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что Функциональное преобразование во времени одного иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов осуществляют путем сдвига его фазы на 903. Устройство для осушествления способа преобразования измерительной информации па п,1, содержащее оптикоэлектронный измерительный преобразователь, блок выделения ортогональных по измеряемомупараметру гармонических составляющих, соединенный входом с выходом оптико-электронного изме: рительного преобразователя, источникмодулирующего напряжения, соединенный.выходом с одним иэ входов оптико- электронного измерительного преобразователя, Фазоизмерительный блок, соединенйый одним иэ входов с выходом ис.точника модулирующего напряжения, и блок регистрации фазы, соединенный входом с выходом фаэоизмерительного блока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с цеЛью повышения точности и линейности преобразования измерительНой информации, оно снабжено функциональным преобразователем во времени .одногб из ортогональных по измеряе" мому параметру гармонических сигналов, соединенным входом с одним из 20 выходов блока выделения ортогональных по измеряемому-параметру гармонических составляющих, и сумматором, соединенным входами с выходом функ ционального преобразователя и вторым 25 выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, а выходом со вторым входом .Фазоизмерительного блока.. 304. Устройство поп.3, о т л ич. а ю щ е е е я тем, что в нем блок выделения ортогональных по измеряе - в -мому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоя З 5 щей из узла пространственного разде ления сложно-модулированного сигнала на ортогональные по измеряемому параметру гармбнические составляющие, соединенного входом с выходом опти- ко-электронного измерительного преобразователя, двух Фотоприемников, установленных на выходах узлапространственного разделения сложно-модулированного сигнала на ортогональные ,.по измеряемому параметру гармоничес-, ф кие составляющие, и двух избирательных усилителей первой гармоники, каждый из. которых соединен входам с выходом соответствующего фотоприемника, один из избирательных усилителей соединен выходом со входом сумматора, а второй - со входом Функционального преобразователя.5; Устройство по п.4, о т л и чающее с я тем, что в нем блок выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих выполнен в виде схемы, состоящей из фотоприемника, установленного на выходе оптико-электронного измерительного преобразователя, избирательного усилителя второй гармоники, соединенного входомвыходом фотоприемника, а выходом с одним из вхо- дов сумматора, избирательного усилителя первой гармоники, соединенного входом с выходом фотоприемника, удвоителя частоты, соединенного входом с выходом избирательного усилителя первой гармоники, а выходом со входом Функционального преобразователя, а Фазоиэмерительный блок на входе, соединенном с выходом сумматора, содержит делитель частоты.6. Устройство по п,4, о т л и - ч а ю щ е е .с я тем, что в нем функциональный преобразователь во времени одного иэ ортогональных по измеряемому параметру гармонических сигналов выполнен в виде квадратур- ного фазовращателя, соединенного входом с выходом блока выделения ортогональных по измеряемому параметру гармонических составляющих, а выходом с одним из входов сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 228965, кл. О 01 В 11/02, 1968.2. Авторское свидетельство СССРР 178180, кл. Н 03 К 13/08, 1964737783 И 2. Гриценк Редактор Е,Дор 64 Зака лиал ППППатент , г.ужгород, ул,Проектная, 4 Составитель П.10 рОвТехред И.Нинц Еоррек Тираж 801 . Подписи ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д.