Акустооптическая информационно-измерительная система контроля перемещения объектов

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована для измерения линейного перемещения объектов в точном машиностроении, инженерной геодезии и других отраслях науки и техники. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение точности и расширение функциональных возможностей. Поставленная задача достигается тем, что в многоканальной акустооптической информационно-измерительной системе контроля перемещения объектов, содержащей высокочастотный генератор, жидкокристаллический индикатор и N оптических одинаковых каналов (где N2), состоящих из источников когерентного излучения света, акустооптических преобразователей, связанных с объектами (не показаны), фотодиодов, отличающаяся тем, что она снабжена управляемым клавиатурой микроконтроллером, содержащим коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессоров показаны), входы микроконтроллера соединены с выходами фотодиодов, а выходы микроконтроллера соединены с жидкокристаллическим индикатором, подвижным носителем информации и высокочастотным генератором, акустооптические преобразователи содержат демпферы и пьезоизлучатели, соединенные с выходом высокочастотного генератора. 1 иллюстрация.

Заявляемая полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована для измерения линейного перемещения объектов в точном машиностроении, инженерной геодезии и других отраслях науки и техники.

Известен оптический преобразователь смещения с высокой разрешающей способностью объекта(Патент Японии 4-44212 // РЖ Изобретения стран мира. Вып.082. 1994, 6), содержащий источник когерентного излучения света; акустооптический преобразователь, на котором происходит дифракция света от источника; генератор сигналов, возбуждающий ультразвуковые волны в акустооптическом преобразователе; фотоприемник, регистрирующий интерференционную картину, полученную при интерференции дифрагированного света различных порядков; усилитель, интегратор, интегрирующий разность частот выходных сигналов фотоприемника и генератора сигналов.

Недостатком данной конструкции является то, что данный преобразователь смещения имеет недостаточную надежность и низкую помехозащищенность к воздействию случайных помех.

За прототип принято акустооптическое устройство для измерения перемещения (патент Р.Ф. 17219 кл. G01B 21/00 опубл. 20.03.2001), содержащее высокочастотный генератор, жидкокристаллический индикатор и N оптических одинаковых каналов(где N2), состоящих из источников когерентного излучения света, акустооптических преобразователей, связанных с объектами (не показаны), фотодиодов.

Недостатком данной системы является недостаточно высокая точность и малые функциональные возможности.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей и увеличении точности.

Поставленная задача достигается тем, что в многоканальной акустооптической информационно-измерительной системе контроля перемещения объектов, содержащей высокочастотный генератор, жидкокристаллический индикатор и N оптических одинаковых каналов(где N2), состоящих из источников когерентного излучения света, акустооптических преобразователей, связанных с объектами (не показаны), фотодиодов, в отличие от прототипа, введен управляемый клавиатурой микроконтроллер, содержащий коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессору показаны), входы микроконтроллера соединены с выходами фотодиодов, а выходы микроконтроллера соединены с жидкокристаллическим индикатором, подвижным носителем информации и высокочастотным генератором, акустооптические преобразователи содержат демпферы и пьезоизлучатели, соединенные с выходом высокочастотного генератора.

На рисунке показана структурная схема многоканальной акустооптической информационно-измерительной системы контроля перемещения объектов.

Заявляемая многоканальная акустооптическая информационно-измерительная система контроля перемещения объектов содержит источники когерентного излучения света 1, 2, 3; акустооптические преобразователи 4, 5, 6; высокочастотные пьезоизлучатели связанные с объектами (не показаны) 7, 8, 9; демпферы 10, 11, 12; фотодиоды 13, 14, 15; микроконтроллер 16, содержащий коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор (не показаны); жидкокристаллический индикатор 17; управляющую клавиатуру 18; подвижный носитель информации 19 (для записи необходимых данных). К одному из выходов микроконтроллера 16 подключен высокочастотный генератор 20, питающий пьезоизлучатели 7, 8,9 акустооптических преобразователей 4, 5, 6.

Демпферы 10, 11, 12 предназначены для погашения ультразвуковых волн на торце акустооптических преобразователей и препятствуют их отражению, что привело бы к погрешностям.

Заявляемая система работает следующим образом. Пучки света от источников когерентного излучения 1, 2, 3 попадают на периодические неоднородности среды, создаваемые на акустооптических преобразователях при прохождении по ним ультразвуковых волн, возбуждаемых пьезоизлучателями 7, 8, 9.

При этом происходит дифракция Рамана-Ната и лучи света отражаются от периодических неоднородностей в виде 5 световых мод порядков 0, +1, +2, -1, -2. Из них используются лишь моды света +1 порядка, которые попадают на фотодиоды 13, 14 и 15, где преобразуются в электрические сигналы. Последние поступают на вход микроконтроллера, где коммутируются коммутатором, усиливаются усилителем и преобразуются с помощью аналого-цифрового преобразователя в цифровой код, который поступает в микропроцессор микроконтроллера 16, и обрабатывается по определенным алгоритмам. Последние позволяют осуществлять коррекцию сигналов так, чтобы минимизировать возможные погрешности измерений от разных источников помех.

Результаты измерений отображаются в цифровом виде жидкокристаллическим индикатором 17. Управляющая клавиатура 18 позволяет управлять режимами работы микроконтроллера. Хранящаяся в микроконтроллере 16 информация может быть записана на подвижный носитель информации 19.

Управляющий сигнал, выдаваемый микроконтроллером 16, поступает в высокочастотный генератор 20, который питает пьезоизлучатели 7, 8, 9 всех акустооптических преобразователей 4, 5, 6.

Таким образом, предлагаемая система позволяет минимизировать возможные погрешности от различных факторов с помощью микропроцессора, входящего в состав микроконтроллера 16. Это увеличивает точность системы.

С помощью управляющей клавиатуры 18 можно менять режимы работы системы, осуществлять отображение данных измерений в разные моменты времени, записывать информацию на подвижный носитель и осуществлять другие функции.

Многоканальная акустооптическая информационно-измерительная система контроля перемещения объектов, содержащая высокочастотный генератор, жидкокристаллический индикатор и N оптических одинаковых каналов, состоящих из источников когерентного излучения света, акустооптических преобразователей, связанных с объектами, фотодиодов, отличающаяся тем, что она снабжена управляемым клавиатурой микроконтроллером, содержащим коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, входы микроконтроллера соединены с выходами фотодиодов, а выходы микроконтроллера соединены с жидкокристаллическим индикатором, подвижным носителем информации и высокочастотным генератором, акустооптические преобразователи содержат демпферы и пьезоизлучатели, соединенные с выходом высокочастотного генератора.