Устройство для измерения перемещений объекта

Устройство для измерения перемещений объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство относится к измерительной технике5 используется для измерения перемещения объектов и является усовершенствованием устройства по а,с,№ 1067353. Цель изобретения - повышение точности измерений . Источник 1 излучения, объектив 2, светоделитель 3 и зеркало 4 формируют два пучка излучения, которые падают на отражатель 5, связьтаемьй с контролируемым объектом, и отражаются от него под разными углами, В первом пучке лучей перед 00 Ш-Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Жфы : Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1067353 (21) 3757808/24-28 (22) 25.06."84 (46) 30.01.86. Бюл. № 4 (72) B.А.Абрамов, Н,А. Калганов, С.В.Кузнецов, В.Г.Морозов и В.М.Скрипник (53) 631.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1067353, кл. G О! В 21/OO, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТА.

„„SU„„1aOSez (51) G 01 В 21/00 (57) Устройство относится к измерительной технике, используется для измерения перемещения объектов и является усоверщенствованием устройства по а.с.№ 1067353. Пель изобретения — повьппение точности измерений. Источник 1 излучения, объектив 2, светоделитель 3 и зеркало 4 формируют два пучка излучения, которые падают на отражатель 5, связываемый с контролируемым объектом, и отражаются от него под разными углами. В первом пучке лучей перед

1 основными фотоприемниками 9 и 10 установлены щелевые диафрагмы 7 и 8, Во втором пучке лучей перед дополнительным фотоприемником 12 установлена щелевая диафрагма ll. Сигналы с приемников 9 и 10 поступают на первый блок 14 нахождения разности и в сумматор 15, Сигнал с сумматора 15 пропорционален мощности излучения источника 1. Сигнал с блока 14 пропорционален линейному и угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагм 7 и 8. Сигнал с фотоприемника

12 в основном зависит от углового перемещения отражателя 5 в плос208478 кости ориентирования диафрагмы 11 °

Сигнал со второго блока 17 нахождения разности пропорционален линейному перемещению отражателя 5.

Выходной сигнал с блока 19 согласования пропорционален линейному перемещению отражателя 5 и не зависит от мощности источника излучения.

Выходной сигнал с блока 23 умножения пропорционален тангенсу угла поворота отражателя 5 и не зависит от мощности источника 1 излучения.

Блок 13 поворота диафрагм кинематически связан с диафрагмами и служит для изменения плоскостей их ориентации. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения перемещений и амплитуды вибраций различных объектов и является усовершенство- 5 ванием изобретения по авт.св.

Р 1067353, Цель изобретения — повышение точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения и установленные по ходу светового луча коллимирующий объектив 2, светоделительный элемент 3, !> зеркало 4, отражатель 5, связываемый с объектом, фокусирующий объектив 6.

Коллж ирующий объектив 2, отражатель

5, cBHsbIBBeMb!H с объектом, и фокусирующий объектив 6 образуют первый 20 пучок лучей, а светоделительный элемент 3, зеркало 4, отражатель 5 второй пучок лучей. УстройстBQ содержит также диафрагмы 7 и 8, установленные в первом пучке лучей перед основными фотоприемниками 9 и 10 диафрагму 11, установленную во втором пучке лучей перед дополнительнъ м фотоприемником 12, блок 13 поворота диафрагм, кинематически свя- 30 ванный с диафрагмами, первый блок 14 нахождения разности и сумматор 15, соединенные с выходами фотоприемников 9 и 10, соединенные последова2 тельно аттенюатор 16, второй блок )7 нахождения разности, блок 18 умножения, блок 19 согласования и индикатор 20;,функциональный преобразователь 21„ соединенный с выходом сумматора 15, соединенные последовательно усилитель 22, блок 23 умножения, блок 24 согласования и индикатор 25; выход усилителя 22 и второй вход второго блока 17 нахождения разности соединены с дополнительным фотоприемником 12, выход функционального преобразователя 21 соединен с вторыми входами блоков

18 и 23 умножения.

Устройство работает следующим образом.

Пучки света, формируемые источником излучения 1, расширяются коллимирующим объективом 2, отражаются от светоделителя 3, зеркала 4 и направляются на отражатель 5. Отраженные пучки лучей фокусируются фокусирующим объективом 6 на поверхности диафрагм 7 и 8, связанных с фотоприемниками 9 и 10, расположенных таким образом, что при начальном положении отражателя 5 диафрагмы расположены симметрично на линейных участках ветвей изменения интенсивности излучения источника излучения.

Сигналы, снимаемые с фотоприемников 9 и 10, поступают на входы

3 1 первого блока 14 нахождения разности и в сумматор 15. Сигнал с выхода первого блока 14 нахождения разности поступает на аттенюатор 16, где ослабляется в два раза, и далее поступает на первый вход второго блока 17 нахождения разности, на первый вход которого поступает сигнал с выхода фотоприемника 12. Сигнал с выхода второго блока 17 нахождения разности поступает на первый вход блока 18 умножения. Сигнал, снимаемый с выхода сумматора 15, пропорциональный мощности излучения источника 1 излучения, поступает на функциональный преобразователь 21, реализующий обратно пропорциональную зависимость выходного сигнала от входного.

Сигнал с выхода функционального преобразователя 21 поступает на второй вход блока 18 умножения, выходной сигнал с которого поступает на блок 19 соглсования, в котором нормируется по амплитуде.

Выходной сигнал, формируемый на выходе блока 19 согласования, поступает на индикатор 20. При перемещении отражателя 5 на выходе первого блока 14 нахождения разности формируется сигнал, пропорциональный линейному и угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагм 7 и Я.

Угол К падения на отражатель 5 пучков лучей, которые падают на диафрагмы 7 и 8, много больше угла ф падения на отражатель 5 пучков лучей, которые падают на диафрагму 11, связанную с фотоприемником 12 и расположенную на одной из линейных чаСтей ветвей изменения интенсивности излучения источника 1 излучения °

Благодаря малому углу сигнал, снимаемый с выхода фотоприемника 12, слабо зависит от линейного перемещения отражателя 5 и зависит от углового перемещения отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагмы.

В силу этого после вычитания из сигнала, пропорционального линейным и угловым перемещениям отражателя

5, формируемого на выходе аттенюатора 16, сигнала, пропорционального угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагмы, формируемого на выходе фотоприемника 12 вторым блоком 17 на208478

Выбор плоскости ориентации диафрагмы осуществляется при помощи блока 13 поворота, связанного с фотоприемниками.

В качестве диафрагм могут быть использованы непрозрачные экраны, на плоскости которых выполнена щель с размерами узкой стороны, намного меньшей диаметра светового пятна, широкой стороны, большей диаметра светового пятна, а в качестве фотоприемников могут быть использованы фотодиоды с большой фоточувствительной поверхностью. При этом пятно фокусируется так, чтобы оно было меньше фоточувствительной поверхности фотодиодов с установленными на них диафрагмами. хождения разности, на его выходе формируется сигнал, пропорциональный перемещению отражателя 5.

Для компенсации погрешности, связанной с мощностью излучения источника 1 излучения, информационный сигнал, формируемый на выходе второго блока 17 нахождения разности, умножается блоком 18 умножения на сигнал, обратно пропорциональный мощности излучения источника 1 излучения, который формируется на выходе функционального преобразователя 21. Таким образом, выходной сигнал, формируемый на выходе блока 19 согласования, пропорционален линейному перемещению отражателя 5 и не зависит от мощности излучения источника излучения.

Сигнал, снимаемый с выхода фотоприемника 12, пропорциональный угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагмы

11, усиливается усилителем 22, где нормируется по амплитуде и поступает на первый вход блока 23 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, обратно пропорциональный мощности излучения источника 1 излучения, формируемый на выходе функционального преобразователя 21.

На выходе блока 23 умножения формируется сигнал, пропорциональный тангенсу угла поворота отражателя 5, независящий от мощности излучения источника l излучения. Выходной сигнал блока 23 умножения линеаризуется блоком 24 согласования и поступает на индикатор 25.

1208478

Составитель С.Грачев

Редактор M,Äûëûí Техред A.Бойко КОРРектор Г.Решетник

Заказ 248/54 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ 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

Использование таких диафрагм позволяет сделать фотоприемники нечувствительными к перемещению светОВОГО пятна в плОскОсти в кОторый диафрагмы ориентированы широкой стороной, и тем самым устранить по-. грешность измерений от колебаний объ-екта в плоскостях, отличных от контролируемых. Поскольку блок поворота осуществпяет синхронное изменение плоскости ориентации широких сторон щелей диафрагм, в данном устройстве имеется возможность измерения составляющих перемещений контролируемого объекта раздельно в любой плоскости.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений объекта по авт.св.,Ф 1067353, о т л и ч а ю щ в е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снаб" жено тремя диафрагмами, две из которых расположены в первом пучке лучей перед основными фотоприемниками, а третья — во втором пучке лучей перед дополнительным фотоприемником и блоком поворота диафрагм, кинематически связанным с диафрагмами.