Информационно-измерительная система контроля перемещения объектов

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к акустооптическим измерительным устройствам и может быть использована в машиностроении, приборостроении, нефтегазовой промышленности для контроля положения объектов. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей по увеличению точности с помощью программируемого микроконтроллера. Поставленная задача решается тем, что в информационно-измерительной системе контроля перемещения объектов, содержащем последовательно соединенные источник оптического излучения, акустооптический преобразователь, связанный с подвижным объектом, фотоприемник, усилитель и отображающее устройство, в отличие от прототипа, в качестве акустооптического преобразователя использована акустооптическая ячейка Рамана-Ната с пьезоизлучателем, генератором радиочастоты и демпфером, в качестве фотоприемника использован фотодиод, выход которого электрически соединен с последовательно включенными преобразователем ток-напряжение, аналого-цифровым преобразователем, микроконтроллером с отображающим устройством в виде жидкокристаллического индикатора, при этом для управления микроконтроллером использована управляющая клавиатура, а выход микроконтроллера соединен с устройством записи информации на ее носитель и печатающее устройство. 1 ил.

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к акустооптическим измерительным устройствам и может быть использована в машиностроении, приборостроении, нефтегазовой промышленности для контроля положения объектов.

Известно акустооптическое измерительное устройство (книга: Волоконно-оптические датчики / Под ред. Т.Окоси: Пер с япон. - Л.: Энергоатомиздат, 1990, с.207), содержащее источник оптического излучения, акустооптический преобразователь и отображающее устройство.

Недостатком данного устройства является его недостаточно высокая точность и ограниченные функциональные возможности, не позволяющие исключить влияние помех, что приводит к погрешностям измерения перемещения.

За прототип принято информационно-измерительное устройство для измерения перемещений (свидетельство на полезную модель РФ, 17219, кл. G01В 21/00, 2000), содержащее последовательно соединенные источник оптического излучения, акустооптический преобразователь, связанный с подвижным объектом, фотоприемник, усилитель и отображающее устройство.

Недостатком данного устройства является громоздкость и недостаточно широкие функциональные возможности по коррекции погрешностей с помощью программных средств.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей по увеличению точности с помощью программируемого микроконтроллера.

Поставленная задача решается тем, что в информационно-измерительной системе контроля перемещения объектов, содержащем последовательно соединенные источник оптического излучения, акустооптический преобразователь, связанный с подвижным объектом, фотоприемник, усилитель и отображающее устройство, в отличие от прототипа, в качестве акустооптического преобразователя использована акустооптическая ячейка Рамана-Ната с пьезоизлучателем, генератором радиочастоты и демпфером, в качестве фотоприемника использован фотодиод, выход которого электрически соединен с последовательно включенными преобразователем ток-напряжение, аналого-цифровым преобразователем, микроконтроллером с отображающим устройством в виде жидкокристаллического индикатора, при этом для управления микроконтроллером использована управляющая клавиатура, а выход микроконтроллера соединен с устройством записи информации на ее носитель и печатающее устройство.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. приведена структурная схема заявляемой информационно-измерительной системы контроля положения объектов.

Система содержит источник оптического излучения в виде лазера или лазерного диода 1; акустооптическую ячейку Рамана-Ната 2; пьезоизлучатель 3; генератор радиочастоты 4; демпфер ультразвуковых колебаний (УЗ-колебаний) 5; периодические неоднородности среды 6, создаваемые ультразвуковой волной (УЗ-волной); УЗ-волна 7, создаваемая в акустооптическом материале ячейки пьезоизлучателем 3; фотоприемник 8; преобразователь ток-напряжение с ОУ 9; аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10; микроконтроллер (МК) 11; управляющую клавиатуру 12; устройства записи информации на ее носитель 13; печатающее устройство 14; устройство отображения информации в виде жидкокристаллического индикатора 15.

Заявляемая система работает следующим образом.

Свет от источника оптического излучения 1 в виде электромагнитной волны длиной и частотой подается на акустооптическую ячейку 2, в которой при прохождении УЗ-волны 7, длиной волны и частотой , создаваемой пьезоизлучателе 3, образуются периодические неоднородности среды. При попадании луча света на эти неоднородности имеет место дифракция Рамана-Ната, при которой луч распадается на ряд мод порядка m=0, ±1, ±2. Угол =±m/,

где m - порядок дифракции (целое число); - длина волны ультразвука; - длина волны света.

При этом, как правило, используются лучи ±1 порядка дифракции. На фигуре мода порядка +1 попадает на фотоприемник 8, в качестве которого используется фотодиод. Выходной ток фотодиода I_ф подается на преобразователь тока в напряжение 9 с операционным усилителем. Сигнал с выхода преобразователя 9 в виде электрического напряжения в аналого-цифровом преобразователе 10 преобразуется в цифровой код. Последний подается на программируемый МК 11, содержащий микропроцессор, который ведет обработку измерительной информации по определенным алгоритмам, обеспечивающим коррекцию погрешностей.

В жидкокристаллическом индикаторе 15 отображается измеренная информация о перемещении объекта в виде цифр.

С помощью клавиатуры 12 осуществляется управление МК.

Устройство записи 13 позволяет записать информацию на носитель в виде флэш-памяти.

С помощью печатающего устройства 14 осуществляется печатание данных об измерении перемещений.

Таким образом, предлагаемая информационно-измерительная система контроля перемещения объектов отличается от известных более простой конструкцией и расширенными функциональными возможностями по увеличению точности с помощью программируемого микроконтроллера.

Информационно-измерительная система контроля перемещения объектов, содержащая последовательно соединенные источник оптического излучения, акустооптический преобразователь, связанный с подвижным объектом, фотоприемник, усилитель и отображающее устройство, отличающаяся тем, что в качестве акустооптического преобразователя использована акустооптическая ячейка Рамана-Ната с пьезоизлучателем, генератором радиочастоты и демпфером, в качестве фотоприемника использован фотодиод, выход которого электрически соединен с последовательно включенными преобразователем ток-напряжение, аналого-цифровым преобразователем, микроконтроллером с отображающим устройством в виде жидкокристаллического индикатора, при этом для управления микроконтроллером использована управляющая клавиатура, а выход микроконтроллера соединен с устройством записи информации на ее носитель и печатающее устройство.