Пристрій для вимірювання температури та частоти обертових об`єктів

Пристрій для вимірювання температури та частоти обертових об'єктів, що складається з послідовно розміщених джерела монохроматичного світла, по ходу променів якого розміщений давач, виконаний у вигляді плоскопаралельної пластинки з термочутливого двозаломлюючого кристала, на одну зі сторін якого напилена відбиваюча дзеркальна поверхня, закріплена на обертовому об'єкті, при цьому центр давача суміщений з віссю обертання об'єкта, напівпрозоре дзеркало встановлене між давачем і джерелом монохроматичного випромінювання під кутом 45° до його оптичної осі, а також першої фокусувальної лінзи, першого аналізатора, першого нерухомого фотоприймача випромінювання, першого згладжуючого фільтра, реверсивного лічильника імпульсів, частотоміра, який відрізняється тим, що додатково містить послідовно розміщені по оптичному напряму променя джерело монохроматичного світла, другу фокусувальну лінзу, діафрагму, а після першої фокусувальної лінзи - світлоподільник, по оптичному напряму першого променя якого послідовно розміщені фазова пластинка, другий поляризатор, другий світлофільтр та другий фотоприймач, вихід якого під'єднаний через другий операційний підсилювач, другий згладжувальний фільтр до входу другого формувача прямокутних імпульсів, вихід 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний для безпровідного дистанційного вимірювання температури та частоти обертових об'єктів в умовах дії сильних електромагнітних полів, дистанційних системах, а також при вимірюванні температури об'єктів, що знаходяться під високим електричним потенціалом. Відомий пристрій для вимірювання температури, що складається з послідовно розташованих джерела монохроматичного випромінювання, двох схрещених лінійних поляризаторів, між якими розташований термочутливий двозаломлюючий кристал, оптичний компенсатор різниці фаз, встановлений між одним із поляризаторів і двозаломлюючим кристалом, вузькосмуговий світлофільтри встановлені перед фотоприймачем а також нуль - індикатор і лічильник імпульсів, під'єднаний до виходу фотоприймача. Робота пристрою ґрунтується на реєстрації періодичної інтенсивності світла що падає на приймач випромінювання внаслідок температурної залежності різниці фаз, що пройшла через термочутливий елемент світлової хвилі. [Авторське свідоцтво (СРСР) Устройство для измерения температури / Романюк Н.А., Костецкий A.M.. Габа В.А./ Опубл. ВБ. И. №821960, кл. G01К01К11/12, Опубл. в Б.И., в Б.И. 1981]. Однак, цей пристрій не дозволяє проводити вимірювання температури та частоти обертових об'єктів. Крім того, для визначення температури необхідно проводити додаткову операцію, тобто визначати залишкову різницю фаз за допомогою компенсатора. Найбільш близьким по технічній суті і досягаємому результату є пристрій для вимірювання температури та частоти обертових об'єктів, що складається з послідовно розміщених джерела монохроматичного світла, по ходу променів якого розміщений давач, виконаний у вигляді плоскопаралельної пластинки з термочутливого двозаломлюючого кристалу, на одну зі сторін якого, напилена відбиваюча дзеркальна поверхня, закріплена на обертовому об'єкті, при цьому центр давача суміщений з віссю обертання об'єкту, напівпрозоре дзеркало встановлене між давачем і джерелом монохроматичного випромінювання під кутом 45° до його оптичної осі, а також першої фокусувальної лінзи, першого аналізатора, першого нерухомого фотоприймача випромінювання, першого згладжуючого фільтра, реверсивного лічильника імпульсів, частотоміра. [Авторське свідоцтво 909591 (СРСР) МКИ G01K13/08, G01P 3.36, G01Н1/04 Устройство для измерения параметров вращающихся объектов, температури, скорости и радиальних биений Н.А. Романюк, A.M. Костецкий, В.М. Габа. Опубл. Б.И. №8, 28.02.1982]. Однак, даний пристрій не забезпечує вимірювання частоти обертання, якщо значення температури буде визначатися в інтерференційному мінімумі, то сигнал на виході фотоприймача відсутній і частотомір не може вимірювати частоту обертання об'єкта, тобто, по шкалі температури існують "мертві зони" та неможливість вимірювання температури у разі швидкої циклічної зміни температури, 91663 4 тому що на вході аналогового реверсивного лічильника синусоїдальних імпульсів немає інформації про зростання чи спадання температури та відсутній цифровий відлік. В основу винаходу поставлене завдання створити пристрій для вимірювання температури та частоти обертових об'єктів, в якому введення нових елементів та зв'язків між ними дозволило б підвищити точність та надійність вимірювання. Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрій для вимірювання температури та частоти обертових об'єктів, що складається з послідовно розміщених джерела монохроматичного світла, по ходу променів якого розміщений давач, виконаний у вигляді плоскопаралельної пластинки з термочутливого двозаломлюючого кристалу, на одну зі сторін якого, напилена відбиваюча дзеркальна поверхня, закріплена на обертовому об'єкті, при цьому центр давача суміщений з віссю обертання об'єкту, напівпрозоре дзеркало встановлене між давачем і джерелом монохроматичного випромінювання під кутом 45° до його оптичної осі, а також першої фокусувальної лінзи, першого аналізатора, першого нерухомого фотоприймача випромінювання, першого згладжуючого фільтра, реверсивного лічильника імпульсів, частотоміра, згідно винаходу, додатково містить послідовно розміщені по оптичному напряму променя джерела монохроматичного світла, друга фокусувальна лінза, діафрагма, а після першої фокусовальної лінзи, світлоподільник, оптичний напрям першого променя якого, послідовно розміщені фазова пластинка, другий поляризатор, другий світлофільтр і другий фотоприймач, вихід якого під'єднаний через другий операційний підсилювач, другий згладжувальний фільтр до входу другого формувача прямокутних імпульсів, вихід якого, з'єднаний з першими входами першого і другого ключів та з молодшим адресним входом першого блоку пам’яті, виходи якого через перший і другий суматор, перетворювач "код-код" з’єднай і з блоком індикації, вихід з першого фотоприймача через перший операційний підсилювач, перший згладжувальний фільтр, перший формувач прямокутних імпульсів з'єднані з входом скиду тригера безпосередньо, а з входом встановлення в "1" через інвертор, прямий та інверсні виходи тригера через першу і другу диференціюючу ланки з'єднані з другими входами першого і другого ключей відповідно, виходи яких з'єднані відповідно з входами керування відніманням і додаванням реверсного лічильника, встановлюючий вхід якого з'єднаний з блоком попереднього встановлення, а виходи з'єднані з другою групою входів першого суматора, вихід якого через другий блок пам'яті з'єднані з другою групою входів другого суматора, вихід першого операційного підсилювача через аналогово-цифровий перетворювач з'єднаний з адресними входами першого блока пам'яті, а перший поляризатор, перший світлофільтр, перший фотоприймач, що розташовані по ходу першого променя світлоподільника, причому, вихід першого фотоприймача, через перший згладжувальний фільтр з'єднаний з входом першого формувача прямокут 5 91663 6 них імпульсів, компаратор, перший вхід якого, піUвх.37 - напруга на вході компаратора 37, 0,85Um д'єднаний до виходу другого згладжувального фірівень на якому відбувається перемикання каналу льтру, а його другий вхід до виходу першого зглаз №1 на №2, Um/2 - половина амплітуди, 0,15Um джувального фільтру, причому вихід компаратора рівень при якому перемикається №2 канал №1, Uo з'єднаний з першим керуючим входом мультипле- порогове значення напруги, Т - температурний ксора, причому, вихід компаратора також через інтервал, а/2 - діапазон зміни кута, що відповідає в другий інвертор з'єднаний з другим керуючим вхосумі набігу фази 2 , t°- температура в градусах, дом мультиплексора, перший інформаційний вхід U18 - напруга на виході згладжувального фільтру якого, з'єднаний з виходом другого операційного 18 в каналі № 1, U19 - напруга на виході згладжупідсилювача, а його другий інформаційний вхід з вальногого фільтру 19 в каналі №2, t1° - значення виходом першого операційного підсилювача, вихід температури при якій проходить перемикання з мультиплексора з'єднаний з входом частотоміра. каналу № 2 на канал № 1, t2° - значення темпераПристрій для вимірювання температури та чатури при якому працює канал №1, t3° - значення стоти обертових об’єктів дозволяє проводити витемператури при якому відбувається перемикання мірювання цих параметрів спільно. У пристрої усуз каналу №1 на канал №2, t 4 -значення темперанені "мертві зони" на шкалі температур, для яких тури при якому працює канал №2, t5° - значення було неможливо вимірювати частоту обертового температури при якому проходить перемикання з об'єкта. каналу №2 на канал №1, Uвих.37 комп. - напруга на Пристрій дає можливість підвищити точність виході компаратора, Тн - період обертання валу, Тс та надійність вимірювання температури для випа- період, що утворюють два напрямки коливань дків її швидкої і циклічної зміни та забезпечити світла в кристалі за один оберт об'єкта, - час, U16 дистанційні вимірювання з мінімальним тепловід- напруга на виході першого підсилювача 16 в каводом, а також за наявності електричного потенціналі № 1, U17 - напруга на виході другого підсилюалу. вача 17 в каналі № 2, Uвх.39 - напруга на вході муНа фіг.1 зображено принципову схему прильтиплексора. строю для вимірювання параметрів обертових Пристрій для вимірювання температури та чаоб'єктів, переважно температури, швидкості оберстоти обертових об’єктів, що складається з послітання, на фіг.2 зображено функціональну залеждовно розміщених джерела монохроматичного ність вимірювання частоти обертового об'єкту, на світла 1, по ходу променів якого розміщена фокуфіг.3 зображено функціональну залежність вимісувальна лінза 2, діафрагма 3, напівпрозоре дзеррювання частоти обертового об'єкту з використанкало 4, термочутливий двозаломлюючий кристал ням каналу №1, на фіг.4 зображено функціональну 5, виконаний у вигляді плоскопаралельної пластизалежність вимірювання частоти обертового об'єкнки, на одну зі сторін якого, напилена відбиваюча ту з використанням каналу №2, де: дзеркальна поверхня 6, закріплена на обертовому 1 - джерело монохроматичного випромінюваноб'єкті 41, при цьому центр термочутливого двозаня, 2 - перша фокусувальна лінза, 3 - діафрагма, 4 ломлюючого кристалу 5 суміщений з віссю обер- напівпрозоре дзеркало, 5 - термочутливий двотання об'єкту, напівпрозоре дзеркало 4 встановзаломлюючий кристал, 6 - дзеркальна прокладка, лене між термочутливим двозаломлюючим напилена на стороні термочутливого двозаломкристалом 5 і діафрагмою 3 під кутом 45° до його люючого кристалу, 5, 7 - друга фокусувальна ліноптичної осі, фокусувальна лінза 7, світлоподільза, 8 - світлоподільник, 9 - фазова пластинка, 10 ник 8, по ходу першого променя якого, послідовно перший аналізатор, 11 - другий аналізатор, 12 розміщені фазова пластинка 9, другий поляризаперший світлофільтр, 13 - другий світлофільтр, 14 тор 11, другий світлофільтр 13 та другий фотоп- перший фотоприймач, 15 - другий фотоприймач, риймач 15, вихід якого під'єднаний через другий 16 - перший операційний підсилювач, 17 - другий операційний підсилювач 17, другий згладжувальопераційний підсилювач, 18 - перший згладжуваний фільтр 19 до входу другого формувача прямольний фільтр, 19 - другий згладжувальний фільтр, кутних імпульсів 20, вихід якого, з'єднаний з пер20 - перший формувач прямокутних імпульсів, 21шими входами першого 27 і другого 28 ключів та з другий формувач прямокутних імпульсів, 22 - пермолодшим адресним входом першого блоку пам'яший інвертор, 23 - R-S тригер. 24 - перша дифереті 29, виходи якого через перший 32 і другий 34 нціююча ланка, 25 - друга диференціююча ланка, суматор, перетворювач "код-код" 35 з'єднані з 26 - АЦП. 27 - перша ключова схема, 28 - друга блоком індикації 36, вихід з першого фотоприймаключова схема, 29 - перший блок пам'яті . 30 ча 14 через перший операційний підсилювач 16, блок встановлення, 31 - реверсивний лічильник, перший згладжувальний фільтр 18, перший фор32 - перший суматор, 33 - другий блок пам'яті, 34 мувач прямокутних імпульсів 21 з'єднані з входом другий суматор, 35 - перетворювач "код-код", 36 скиду тригера 23 безпосередньо, а з входом встаблок індикації, 37 - компаратор, 38 - другий інверновлення в "1" через інвертор 22, прямий та інвертор, 39 - мультиплексор, 40 - частотомір, 41 - обесні виходи тригера через першу 24 і другу дифертовий вал, 42 - перший вхід першого суматора ренціюючи 25 ланки з'єднані з другими входами 32, 43 - другий вхід суматора першого суматора першого 27 і другого 28 ключей відповідно, виходи 32, 44 - перший вхід другого суматора другого 34, яких з'єднані відповідно з входами керування від45 - другий вхід другого суматора 34, Вх.1К - перніманням і додаванням реверсного лічильника 31, ший керуючий вхід мультиплексора 39, Вх.2К встановлюючий вхід якого з'єднаний з блоком подругий керуючий вхід мультиплексора 39, Лог. "1" переднього встановлення 30, а виходи з'єднані з цифрове значення на виході компаратора 37, Лог. другою групою входів першого суматора 32, вихід "0" - цифрове значення на виході компаратора 37, якого через другий блок пам'яті 33 з'єднані з дру 7 91663 8 гою групою входів другого суматора 34, вихід перміряної t; Δt