Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Датчики лінійних переміщень, що виконані на основі штрихових шкал, здійснюють фотоелектричним методом масштабне перетворення лінійних переміщень шкал в елект­ричний сигнал [28]. На один із елементів масштабного перетворювача закріплюється вимі­рювальна решітка, а на другий — індикаторна решітка. При взаємному переміщенні решіток модулюється світловий потік джерела випромінювання ф0 і результат модуляції сприй­мається фотоприймальним пристроєм, розміщеним за решітками. При цьому виробляєть­ся сигнал фмро6 пропорційний зміщенню Ах решіток одна відносно другої, або однієї ре­шітки відносно фотоприймального пристрою жорстко встановленого на одній із частин (наприклад, нерухомої) елементів конструкції, який визначається за формулою

Фн, роб=кФ> (3.51)

де: К — коефіцієнт перетворення;

ф — потік, що проходить через решітки в їх погодженому положенні.

В залежності від параметрів вхідної діафрагми фотоприймального пристрою (коло, щілина, квадрат та інше), в залежності від співвідношення лінійних розмірів штрихів і діа­фрагми, значення k описується різними функціями, які підкоряються гармонічному зако­ну. Із отриманого сигналу формуються лічильні імпульси, ціна яких однозначно відповідає лінійним переміщенням. Виконавши складання цих імпульсів легко визначити лінійне пе­реміщення частин датчика, тобто елементів конструкції на яких закріплені рухома і неру­хома частини датчика.

Більшість штрихових датчиків лінійних переміщень працює на пропускання світлових потоків [100]. Наприклад, датчик фірми HEIDENHAIN, що є лідером в світовій практиці розробки таких датчиків, має (рис. 3.43) джерело випромінювання 1, оптичну схему 2, розміщені разом з фотоприймачами 4 і фотоприймачем нульового сигналу 5 на частині Б, і лінійку 3, що постачається штрихами А, розміщеній на частині конструкції В.

Вимірювання лінійних переміщень частини конструкції Б відносно частини конструкції В здійснюється шляхом аналізу синусоїдальних сигналів фотоприймальних пристроїв. Застосування 4-х фотоприймачів, зміщених по фазі один відносно другого на величину d/4, де d — період решітки, дозволяє підвищити точність вимірювання лінійних переміщень до 7 мкм при аналізі штрихів з d = 20 мкм. Інформація видається споживачу у вигляді послідовності інформативних імпульсів ціна кожного із яких дорівнює 7 мкм.

Другим типом таких датчиків є датчик, що працює на відбиття [99, 135]. Датчик ліній­них переміщень (рис. 3.44) має стальну кодовану лінійку 7, закріплену нерухомо на деякій основі, встановленій на одному із елементів конструкції, а на другому елементі конструкції закріплюється скануюча головка 2. Скануюча головка і лінійка переміщуються одна від­носно другої на величину х, У лінійки є відбиваючі елементи А і поглинаючі Б. Ці еле­менти, як і при виготовленні лінійок, що працюють на пропускання, виготовляються мето­дом травлення. Скануюча головка має скляну діафрагму 3 з чотирма щілинами 67 , 62, ВЗ, В4 . Джерело випромінювання 4 і конденсор 5 формують світловий потік, який скля­ною діафрагмою 3 ділиться на 4 однакових потоки ф1, ф2, ф3, ф4. Потоки відбившись від відбиваючих елементів А направляються на оптичні системи 6 і потім на фотоприймачі 7. Сигнали від фотоприймачів іФП1, іФП2, іФПЗ, іФП4 направляються в блок обробки ін­формації 8. Мається також нульова мітка (маркер), що задає початок відліку. При перемі­щенні лінійки відносно скануючої головки світлові потоки фі модулюються по інтенсивнос­ті, що дозволяє після обробки цієї інформації блоком 8 визначити величину взаємного пе­реміщення елементів конструкції. Інформація видається в цифровому коді.

Зупинимось більш детально на схемі формування сигналів фотоприймачами. Позна­чимо (рис. 3.45а) період вимірювальної лінійки через d, тобто відстань від початку і — го штриха до початку і + 1 штриха. Розміри відбиваючих А і поглинаючих Б ділянок викону­ють рівномірно, а щілини діафрагми 3 — нерівномірно: щілина 62 зміщена відносно щілини В1 на 1,5 d; щілина 63 зміщена відносно щілини В1 на 2,25 d; щілина В4 зміщена відносно щілини В1 на 3,75 d.

Таким чином, якщо щілина В1 суміщена з поглинаючим і — тим елементом Б ліній­ки 1, то щілина В2 буде суміщена з відбиваючим елементом А, а щілина В3 наполовину закриє (і+ 2) штрих. В цей час щілина В4 також наполовину, але в другій фазі закриє (і + 4) штрих лінійки. В результаті світловий потік ф1 буде дорівнювати нулю, ф2 буде до­рівнювати фтах, ф3 буде дорівнювати 0,5фтах, ф4 буде дорівнювати також 0,5фтах, але протилежний по фазі. Переміщення x(t) викликає модуляцію світлових потоків по сину­соїдальному закону, тобто сигнали іфп будуть також промодульовані по цьому закону з частотою модуляції, що дорівнює періоду d. Розміщення щілин таке, що сигнали іфп бу­дуть зсунуті один відносно другого по фазі на 1 /4 d (рис. 3.45 б).

Для формування коду (рис. 3.46) в склад блоку обробки інформації входять фото­приймачі (фп)1,2,3,4, двотактні схеми 5,6, формувачі імпульсів 7,8, інвертори 9,

10, одновібратори 11, 12, 13, 14 і схеми збігання 15, 16. Сигнали іФП1, іФП2, іФПЗ, іФП4 фотоприймачів попарно з’єднані в двотактних схемах 5 і 6. Двотактні схеми в свою чергу формують сигнали U5 і U6, при цьому сигнали зсунуті по фазі на кут 90°. Схеми форму­вачів імпульсів 7 і 8, інверторів 9 і 10 перетворюють ці сигнали в прямокутні протифазні імпульси U7, U8, Ug, U10, які поступають на відповідні входи одновібраторів. Одновібра — тори запускаються на позитивних фронтах прямокутних імпульсів. Вихідні сигнали одно­вібраторів UgU)l1 + Ugux4 подаються на схеми збігання 15 і 16. Комбінації сигналів створю­ють три виходи схеми обробки інформації. Таким чином, в залежності від необхідної точ­ності вимірювання переміщень можна отримати один, два або чотири лічильних імпульси на один шаг оптичної решітки. Два зсунутих на 90° синусоїдальних сигнали U^x) і U2(x) дають можливість застосувати електронні логічні інтерполятори з ціллю підвищити точність і перетворення лінійного переміщення х безпосередньо в двійковий код.

Комментарии запрещены.