Устройство для измерения перемещений объекта

Устройство для измерения перемещений объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее источник излучения.с гауссовским распределением интенсивности в поперечном сечении пучка излучения, оптическую систему, оптически связанную с источником излучения, формирукидую первый пучок лучей, падающий на отражающий элемент, связываемый с объектом, два основных фотоприемнйка , оптически связанных с первым пучком лучей, первый блок нахождения разности, входы которого подключены к двум основным фотоприемникам, и индикатор, отли чающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено дополнительной .оптической системой, оптически .связанной с источником излучения, формирующей второй пучок лучрй, падающий на отражающий элемент, причем угол падения первого пучка лучей на отражающий эдеМент больше угла падения второго пучка лучей на отражающий элемент, дополнительным фотоприемником , оптически связанным с вторым пучком лучей, вторым блоком нахождения разности, входы которого связаны с выходами первого блока нахождения разности и дополнительного Фотоприемника,сумматором,входа которого подключены к выходам основных фотоприекшиков и второму входу перво (Л го блока нахождения разности, функциональным преобразователем, вход с которого подключен к выходу сумматора , блоком умножения, входы которого подключены к выходу второго блока нахождения разности и выходу функционального преобразователя, выход блока умножения соединен с индикатором . | :А сл со

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1

3(51) G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3506438/18-28 (22) 28.10 ° 82 (46) 15.01.84. Бюл. )) 2 (72) В.A.Àáðàìoâ, A.)0.Ãðàáîâñêèé, В.Н.Канин, С.В.Кузнецов, Н.П.Маслов. и В.N.Cêðèïíèê (53) 531 717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 621958, кл. G 01 С 9/02, 1977 .

2. Авторское свидетельство СССР

)) 473997, кл. G 02 B 27/30, 1975 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМНЦЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее источник излучения.с гауссовским распределением интенсивности в поперечном сечении пучка излучения, оптическую систему, оптически связанную

-с источником излучения, формирующую первый пучок лучей, падающий на отражающий элемент, связываемый с обьектом, два основных фотоприемника, оптически связанных с первым пучком лучей, первый блок нахождения разности, входы которого подключены к двум основным фотоприемникам, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено дополнительной оптической системой, оптически связанной с источником излучения, формирующей второй пучок лучей, падающий на отражающий элемент, причем угол падения первого пучка лучей на отражающий эдемент. больше угла падения второго пучка лучей на отражающий элемент, дополнительным фотоприемником, оптически связанным с вторым пучком. лучей, вторым блоком нахождения разности, входы которого связаны с выходами первого блока нахождения разности и дополнительного фотоприемника, сумматором, входы кото рого подключены к выходам основных . ф фотоприемников и второму входу перво.

ro блока нахождения разности, функциональным преобразователем, вход которого подключен к выходу сумматора, блоком .умножения, .входы которого подключены к выходу второго бло- Я ка нахождения. разности и выходу функ ционального преобразователя, выход блока умножения соединен с индикатором.

1067353

Изобретение относитая к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и амПлитуды вибраций различных объектов.

Известно устройство для измерения перемещений объектов, содержащее источник излучения, оптическую систему, формирующую первыи пучок-лучей, 1 падающий на отражающий элемент, связанный с объектом, два основных фото- 0 приемника, оптически связанные с. первым пучком лучей, первый блок нахождения разности, входы которого подключены к двум основным -фотоприемникам, и индикатор (1). 1S

Недостатком устройства является зависимость результатов измерения от флюктуации мощности излучения источника излучения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для измерения перемещений объекта, содержащее источник излучения с гауссовским распределением интенсивности в поперечном сечении пучка излучения, оптическую систему, опти- чески связанную с источником излучения; формирующую первый пучок лучей, падающий на отражающий элемент, связываемый с объектом, два основных фотоприемника, оптически связанные с первым пучком лучей, первый блок нахождения разности, входы которого подключены к двум основным фотоприемникам, и индикатор (2).

Недостатком устройства является 35 зависимость результатов измерения от линейного перемещения объекта, в случае измерения угловых перемещений, или от угловых перемещений объекта, в случае измерения линейных 40 перемещений, а также зависимость ре" эультатов измерения от мощности излучения источника излучения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.. 45

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения перемещений объекта, содержащее источник

„ излучения с гауссовским распределением интенсивности в поперечном сече- 0 нии пучка излучения, оптическую систему, оптически связанную с источником излучения, формирующую первый пучок лучей, падающий на отражающий элемент, связываемый с объектом, два основных фотоприемника, оптически связанных с первым пучком лучей, первый блок нахождения разности, входы которого подключены к двум основным фотоприемникам, и индикатор, снабжено дополнительной оптической . 60 системой, оптически связанной с источником излучения, формирующей второй пучок лучей, падающий на отражающий элемент, причем угол падения первого пучка лучей на отражающий элемент больше угла падения второго пучка на отражающий элемент, дополнительным фотоприемником, оптически связанным с вторым пучком лучей, вторым блоком нахождения разности, входы которого связаны с выходами первого блока нахождения разности и дополнительного фотоприемника, сумматором, входы которого подключены к выходам основных фотоприемников и второму входу первого блока нахождения разности., функциональным преобразователем, вход которого подключен к выходу сумматора, блоком умножения, входы которого подключены к выходу второго блока нахождения разности и выходу функционального преобразователя, выход блока умножения соединен с индикатором.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения и установленные по ходу светового луча коллимирующий объектив

2, светоделительный элемент 3, зеркало 4, отражающий элемент 5, связываемый с объектом, фокусирующий объектив 6, Коллимирующий объектив 2, отражающий элемент 5, свяэыааемый с объектом, и фокусирующий объектив 6 составляют основную оптическую систему, а светоделительный элемент 3 и зеркало 4 — дополнительную оптическую систему. Устройство содержит также основные фотоприемники 7, 8 и дополнительный фотоприемник 9,первый блок 10 нахождения разности и сумматор 11, соединенные с выходами фотоприемников 7 и 8, соединенные последовательно аттенюатор 12, второй блок 13 нахождения разности, блок

14 умножения, блок 15 согласования и индикатор 16, функциональный преобразователь 17, соединенный с выходом сумматора 11, соединенные последова- тельно усилитель 18, блок 19 умножения, блок 20 согласования и индикатор 21, вход усилителя 18 и второй вход второго блока 13 нахождения разности соединены с дополнительным фотоприемником 9, выход функционального преобразователя 17 соединен с вторыми входами блоков 14 и 19 умножения.

Устройство работает следующим образом, Пучки света, формируемые источником 1 Излучения, расширяются коллимирующим объективом 2, отражаются от светоделительного элемента 3, зеркала 4 и направляются на отражающий элемент 5. Отраженные пучки лучей фокусируются фокусирующим объективом 6 на поверхности фотоприемников 7 и 8, расположенных таким образом, что при начальном положении отражающего элемента 5 фотоприемники расположены симметрично на линейных

1067353 ветвях изменения интенсивности излучения источника 1 излучения.

Сигналы, снимаемые с фотоприемников 7 и 8, поступают на входы первого блока 10 нахождения разности и сумматора 11. Сигнал с выхода первого блока 10 нахождения разности поступает на аттенюатор 12, где ослабляется в два раза и далее поступает на первый вход второго блока 13 нахождения разности, на .первый вход ко- о торого поступает сигнал с выхода фотоприемника 9.

Сигнал с выхода второго блока 13 нахождения разности поступает на первый вход блока 14 умножения. 15

Сигнал, снимаемый с, выхода сумма тора 11, пропорциональный мощности излучения источника 1 излучения, поступает на функциональный преобразователь 17, реализующий обратно про- 2() порциональную зависимость выходного сигнала от входного.

Сигнал с выхода функционального преобразователя 17 поступает на второй вход блока 14 умножения, выходной сигнал с которого поступает на блок 15 соГласования, в котором .нормируется по амплитуде.

Выходной сигнал, .формируемый на выходе блока 15 согласования, поступает на индикатор 16.

При перемещении отражающего элемента 5, на выходе первого блока 10 нахождения разности формируется сигнал, пропорциональный линейному и угловому перемещению отражающего эле-З5 мента 5. угол Ы падения на отражающий элемент 5 пучков лучей, которые попада- ют на фотоприемники 7, 8, много боль-4р ше угла . падения на отражающий элемент 5 пучков лучей, которые попадают на фотоприемник 9, расположенный на -одной из линейных ветвей изменения интенсивности излучения источни- 45 ка 1 излучения.

Благодаря малому углу г сигнал, снимаемый с выхода фотоприемника 9, мало зависит от линейного перемещения отражающего элемента 5 и зависит от углового перемещения отражающего элемента 5.

В силу этого, после вычитания из сигнала, пропорционального линейным и угловым перемещениям отражающего элемента 5, формируемого на выходе аттенюатора 12, сигнала, пропорционального угловому перемещению отражающего элемента 5, формируемого ..на выходе фотоприемника 9 вторым блоком 13 нахождения разности, на его выходе формируется сигнал, пропорциональный линейному перемещению отражающего элемента 5.

Для компенсации погрешности, связанной с мощностью излучения источника 1 излучения, информационный сигнал, формируемый на выходе второго блока 13 нахождения разности, ум- .ножается блоком 14 умножения на сигнал, обратно пропорциональный мощности излучения источника 1 излуче" ния, который формируется на выходе функционального преобразователя 17.

Таким образом, выходной сигнал, формируемый на выходе блока 15 сог.ласования, пропорционален линейному перемещению отражающего элемента 5 и не зависит от мощности излучения источника 1 излучения.

Сигнал, снимаемый с.выхода фотоприемника 9, пропорциональный .угловому перемещению отражающего элемента 5, усиливается усилителем 18, где нормируется по амплитуде и поступает на первый вход блока 19 умноже ния, на второй вход которого поступает сигнал, обратно пропорциональный мощности излучения источника 1 излучения, формируемяй на выходе функционального преобразователя 17.

На выходе блока 19 умножения формируется сигнал, пропорциональный тангенсу угла поворота отражающего элемента 5, не зависящий от мощности излучения источника 1 излучения.

Выходной сигнал блока 19 умножения линеаризуется блоком 20 согласо,вания и поступает на индикатор 21.

Таким образом, в устройстве ïîâû,шается точность измерения за счет разделения линейных и угловых составляющих перемещения отражающего элемента, причем результат измере ния не зависит от мощности излучения источника излучения.

1067353

Составитель T.Aéñèí

Редактор A.Äîëèíè÷ Техред Ж. Кастелевич Корректор О Тигор

Заказ 11195/45 Тираж 593 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 30 35, Москва, Ж- 35, - Раушская на б., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,: 4