67. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью измерительных преобразователей. Фотоэлектрические автоколлиматоры. Фо­тоэлектрический автоколлиматор.

Автоматизация измерений геометрических величин невозможна без внедрения приборов с электронной обработкой измерительной информации. Такие приборы позволяют значительно повысить точность и производительность измерений, обеспечивают различные возможности их автоматизации. Электронные приборы позволяют быстро (без настройки) переключать цену деления; регулировать смещение «нуля» прибора электронными средствами, что дает возможность обойтись без сложных устройств микроподачи; подключать к ним автоматические регистрирующие устройства (графопостроители, самописцы, печатающие машины, дисплеи и др.).

Дальнейший прогресс в измерительной технике тесно связан с применением микропроцессоров и компьютеров в составе измерительных приборов. Наиболее органично компьютеры встраиваются в электронные приборы и позволяют уменьшить трудоемкость измерений за счет управления сложными процессами измерений; автоматически вводить коррекцию систематической составляющей погрешности СИ, автоматически производить обработку результатов измерений с вычислением статистических характеристик.

Каждый прибор для измерения геометрических величин с электронным выходом состоит из: преобразователя (датчика), находящегося в зоне измерения; электронного блока обрабатывающего сигналы с преобразователями к виду, удобному для отсчитывания, записи или в команду управления (станком, координатной измерительной машиной, контрольным автоматом и т.д.), и отсчетной части.

Фотоэлектрические автоколлиматоры

К автоматизированным приборам следует отнести автоколлиматоры (АК) с наведением на изображение марки с помощью фотоэлектрического преобразователя (рисунок 4.11,а). Изображение марки сетки 2, подсвеченной лампой 1, после отражения от светоделительной плоскости куба 6 и зеркала 3, расположенного на объекте измерения, проецируется с помощью объектива 4 и куба 12 в плоскость щелевой диафрагмы 10 и на сетку окуляра 11. Диафрагма 10 приводится в колебательное (возвратно-поступательное) движение вибратором 13, питаемым переменным напряжением частотой f от источника питания ИП. Если в поле зрения диафрагмы нет изображения марки, то в цепи фотоприемника 8, на который проецируется световой пучок линзой 9, нет измерительного сигнала. На фотоприемник падает только световой поток Ф₀ фоновой засветки. Когда в поле зрения диафрагмы попадает изображение марки справа или слева от оси вибрации, то на фотоприемник поступает модулированный по амплитуде с частотой f измерительный сигнал U_f. Значение и фаза этого сигнала зависят от положения изображения марки. На рисунке 4.11,б приведены кадры взаимного положения щели (заштрихована) и изображения марки. Пунктиром отмечены границы колебаний щели. Слева приведены эпюры соответствующего светового сигнала, поступающего на фотоприемник.

Измерительный сигнал с частотой f с фотоприемника через усилитель У поступает на фазовый детектор ФД, а затем на показывающий прибор, обычно микроамперметр. Когда изображение марки совпадает с осью колебания щели, измерительный сигнал с частотой f исчезает, так как при этом фотоприемник засвечивается световым потоком Ф_2f двойной частоты, в результате на показывающем приборе устанавливается нулевое показание. Наведение на марку осуществляется следующим образом. Оператор, используя микровинт 7, добивается нулевого показания микроамперметра и снимает отсчет по барабану микровинта. У одних моделей АК микровинтом смещается ось колебаний диафрагмы, у других — компенсационная линза 5.