Оптический преобразователь перемещения в код

л итт-т :нюнщ

Фн44яетекв М р, Союз Советския

С оцивлистическия

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ ов765775 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 031177 (21) 2540046/18-25 с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет (51)М. Кл.

G F 7/00

Государетвеннмй комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 230Я80. Бюллетень М 35 (53) УДК 535.8 (088. 8) Дата опубликования описания 230980 (72) Автор изобретения

M С Хлыстунов (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к области оптоэлектроники, автоматики и измери" тельной техники. Оно может быть использовано в геофизической аппаратуре, в системах связи и ннерциальной навигации, например, для преобразования и измерения механических величин, в медицинском приборостроении.

Известны оптические преобразователи перемещения в электрический сигнал, который далее может быть преобразован в цифровой код (1) . Их недостатком является малая точность преобразования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оптический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, пучок счетоводов, входы 20 которых образуют линейку, а выходы соединены с фотоприемниками — по числу световодов, дешифратор положения с индикатором, подключенный к выходам фотоприемников (2). 25

Недостатком его является малый динамический диапазон.

Целью изобретения является увеличение динамического диапазона преобразователй. 30

Это достигается благодаря тому, что он дополнительно содержит модулятор направления света с присоединенными к нему демпфером и компенсатором, буферные усилители и многовходовый блок вычитания, причем входы усилителей подключены к фотоприемникам, а выходы усилителей подключены ко входам блока вычитания, выходы которого подключены к дешифратору положения.

Для повышения точности измерения преобразователь также может содержать дополнительный аналого-цифровой преобразователь, входы которого присоединены к выходам блока вычитания, а выход подключен к младшим разрядам индикатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого оптическогб преобразователя перемещения в код; на фиг.2— приемная часть преобразователя, снабженного дешифратором, регистратором и аналого-цифровым преобразователем.

Оптический преобразователь перемещения в код (фиг. 1) содержит источник 1 света, формирователь 2, модулятор (чувствительный элемент) 3, взаимодействующий с компенсатором 4, демпфером 5 и источником 6 входного

765775 воздействия и оптически связанный с торцами световодов C+ С ", присоединенных через фотоприемники

Ф "... ф " и усилители К+"... К " ко входам блока 7 вычитания.

Выходы усилителей (фиг. 2) дополнительно присоединены к дешифратору

8, связанному со старшими разрядами индикатора 9 и регистратора 10, млад шие разряды которых связаны через аналого-цифровой преобразователь 11 с блоком 7 вычитания.

Оптический преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Пучок света (фиг.1) источника 1 формируется формирователем 2 и через модулятор 3 поступает на торцы световодов С ... С . Если входной сигнал отсутствует (Р „ 0), то пучок разделяется световодами на два пучка равной интенсивности, которые регистрируются фотоприемниками Ф и ф и через усилители K и К поступают на входы блока 7 вычитания, сигнал на выходе которого .будет равен нулю (Fb lx 25

Под действием входного сигнала пучок отклоняется модулятором и в одном из световодов интенсивность света будет выше, чем в другом, что приводит к появлению сигнала на выходе блока 30 вычитания, пропорционального по величине углу отклонения, а следовательно, и величине входного сигнала.

При большом динамическом диапазоне F > пучок света будет отклонен на 35 значительный угол и может быть принят другой парой световодов С и С

,фиг. 2), установленных вдоль направления перемещения пучка света. Это отклонение регистрируется посредством 4О соответствующих фотоприемников Ф и Ф" и через усилители К" и К" поступает на вход блока 7 вычитания, выполненного многовходовым, а на его выходе сигнал будет пропорционален разбалансу пучка относительно вход- 45 ных торцов световодов С и C .

Это позволяет измерять, например, амплитуду и форму колебаний пучка, а следовательно, и входного сигнала, на фоне его больших, например, статических составляющих.

Величина этих составляющих может быть зарегистрирована посредством дешифратора 8 (фиг, 2) в старших разрядах цифрового индикатора 9 и регистратора 10.

Для цифровой индикации и регистрации малых колебаний входного сигнала преобразователь снабжен аналогоцифровым преобразователем 11, который представляет в цифровом виде величину смещения пучка относительно двух засвеченных им световодов и регистрирует их на младших разрядах индикатора 9 и регистратора 10.

Предлагаемая конструкция, а именно модуляторный блок, может быть изготовлена с минимальными габаритами,. например в тонкой полой игле медицинского шприца. В ней в качестве модулятора (чувствительного элемента) может быть применена тонкая диафрагма, натянутая на конец иглы с закрепленным в ее центре сканирующим волоконным световодом и двумя приемными волоконными световодами диаметром 10 мкм каждый. Диаметр иглы может быть доведен до 0,5-0,1 мм при толщине трехжильного волоконного. кабеля < 0,06 мм.

Технико-экономические показатели эффективности предлагаемого устройства, обеспечиваемые новой совокупностью признаков, могут быть представлены следующим образом.

1. При точности и динамическом диапазоне 10 диаметр преобраэова2 теля без схемы регистрации может быть выполнен « 0,1 мм.

2. При динамическом диапазоне "(10 -10 ) диаметр не превышает 10мм.

3. Преобразователь может быть применен в качестве миниатюрного датчика, преимущественно механических величин, коммутатора и т.д.

4. Датчик прост и дешев в изготовлении и эксплуатации.

Формула изобретения

1. Оптический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, пучок световодов, входы которых образуют линейку, а выходы соединены с фотоприемниками— по числу световодов, дешифратор положения с индикатором, подключенный к выходам фотоприемников, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения динамического диапазона, он дополнительно содержит модулятор направления света с присоединенными к нему демпфером и компенсатором, буферные усилители и многовходовый блок вычитания, причем входы усилителей подключены к фотоприемникам, а выходы усилителей подключены ко входам блока вычитания, выходы которого подключены к дешифратору положения.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он содержит дополнительный аналогоцифровой преобразователь, входы которого присоединены к выходам блока вычитания, а выход подключен к младшим разрядам индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бэйи-Сален Р. Волоконнооптический датчик смещения для исследования смещения поверхности твердого обраэ765775 фи. 1

Составитель A.Âàñèëüåâ

Редактор П.Горькова Техред H.Áàðàäóëèíà Корректор 0. Ковинская

Заказ 6506/44а Тираж 569 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ца, облученного интенсивным электрон. ным пучком . Приборы для научных исследований. 1975, с.80.

2. Авторское свидетельство СССР

9 296071, кл. G 02 F 2/00, 1971 (прототип).