Устройство для измерения параметров перемещения объекта

Устройство для измерения параметров перемещения объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров пе-, ремещения, вибраций и ударов. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения погрешностей от перемещения объекта в направлении, перпендикулярном оптической оси падающего на объект потока излучения. Устройство, содержащее источник монохроматического излучения, диафрагму и фотопреобразователь с блокам регистрации в измерительной цепи, имеет также два установленных с возможностью перемещения зеркала, размещенных между источником и светоделителем и под углами ol к падающему изл5гчению (например, е 45°), при этом плоскости падения потоков излучения на зеркала взаимно перпендикулярны . В устройстве содержится также диафрагма, жестко связанная с позиционно-чувствительным фотоприемником с механизмом двуккоординатного перемещения, и два дифференциальных усилителя, предназначенные . для формирования компенсирующих сигналов с выходом позиционно-чувствительного фотоприемника и передачи их на элементы перемещения зеркал, перемещающих поток излучения, и через усилители с Ки 1/cos об - на механизм перемещения фотоприемника, которьй отслеживает перемещение спекл-картины до возвращения ее в первоначальное положение, при котором сигнал с фотоприемника становится равным нули. 1 з.п. ф-лы. 1 кл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„3960

А1 (51) 4 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ фГ 2 1 . . 1 1,4 "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д1

13,, 4 1

ggQ3RL 7Ki -.

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3848615/24-28 (22) 31. 01. 85 (46) 30.09.86. Бюл. Р 36 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72) В.М.Аранчук, Ф.Г.Дрик и IO.È.Ñàâèëîâà (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 756194. кл. G 01 В 11/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРА.МЕТРОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров пе-. ремещения, вибраций и ударов. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения погрешностей от перемещения объекта в направлении, перпендикулярном оптической оси падающего на объект потока излучения. Устройство, содержащее источник монохроматического излучения, диафрагму и фотопреобразователь с блоком регистрации в измерительной цепи, имеет также цва установленных с возможностью перемещения зеркала, размещенных между источником и светоделителем и под углами с, к падающему излучению (например, a = 45 ), при этом плоскости падения потоков излучения на зеркала взаимно перпендикулярны. В устройстве содержится также диафрагма, жестко связанная с позиционно-чувствительным фотоприемником с механизмом двухкоординатного перемещения, и два дифференциальных усилителя, предназначенные для формирования компенсирующих сигналов с выходом позиционно-чувствительного фотоприемника и передачи их на элементы перемещения зеркал, перемещающих поток излучения, и через усилители с K> = 1/cos <6 — на .механизм перемещения фотоприемника, который отслеживает перемещение спекл-картины до возвращения ее в первоначальное положение, при котором сигнал с фотоприемника становится равным нулю. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

260685 а ды которых подключены к выходам дифференциальных усилителей 18 и 19, а выходы — к элементам 16 и 17 механизма двухкоординатного перемещения позиционно-чувствительного фотоприемника 15, причем позиционно-чувствительный фотоприемник 15 установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси падающего на него пучка

1О излуче ния .

Устройство работает следующим образом.

Монохроматическое излучение от источника 1 проходит через фокусиру15 ющую систему 9, отражается первым зеркалом 10 и вторым зеркалом 12 и падает на светоделитель 2. Пучок излучения, отраженный светоделителем 2, падает на опорное зеркало 6 и отража20 ется в обратном направлении, пучок излучения, прошедший через светоделитель 2, проходит через полупрозрачную пластину 7, падает на объект 8 ,и отражается им в обратном направ25 лении, частично рассеиваясь на шероховатостях поверхности объекта 8.

Пучи излучения, отраженные от опорного зеркала 6 и объекта 8, интерферируют и принимаются светочувстви-

30 тельной площадкой фотопреобразователя 4. При движении объекта 8 изменяется фаза отраженного от него излучения и, следовательно, изменяется интенсивность интерференционной картины на фотопреобразователе 4, которая преобразуется им в электрический сигнал, по величине которого определяют контролируемый параметр перемещения объекта 8 в направлении норма40 ли к его поверхности. Часть излучения, отраженного и рассеянного объектом 8, отражается полупрозрачной пластиной 7 и падает на вторую диафрагму 14 и позиционно-чувствитель45 ный фотоприемник 15. Поскольку диаметр второй диафрагмы 14, определяемый из соотношения

d) где f

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использойано для измерения параметров перемещений вибраций и ударов.

Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет исключения погрешностей от перемещения объекта в направлении, перпендикулярном оптической оси падающего на объект потока излучения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для измерения параметров перемещения объекта содержит источник 1 монохроматического излучения, расположенный по ходу потока излучения светоделитель 2, делящий поток излучения на три пучка, в одном пучке излучения последовательно

4 установлены первая диафрагма 3, фотопреобразователь 4 и блок 5 регистрации, в другом — опорное зеркало 6, в третьем — полупрозрачная пластина

7, через которую пучок излучения на- правляется на объект 8. Кроме того, устройство содержит последовательно установленные за источником 1 монохроматического излучения фокусирующую систему 9, первое зеркало

l0.ñ элементом 11 линейного перемещения, второе зеркало 12 с элементом

13 линейного перемещения, причем первое и второе зеркала 10 и 12 установлены под углом, например к падающему на них потоку излучения, и расположены так, что плоскость падения излучения на первое зеркало 10 перпендикулярна плоскости падения излучения на второе зеркало 12, последовательно установленные по ходу излучения за полупрозрачной пластиной

7 жестко соединенные между собой вторую диафрагму 14 и позиционночувствительный фотоприемник 15, механизм двухкоординатного линейного перемещения с элементами 16 и 17, предназначенными для перемещения в ортогональных направлениях в плоскости, перпендикулярной оптической оси третьеrо пучка излучения, два дифференциальных усилителя 18 и 19, входы которых подключены к выходам позиционно-чувствительного фотоприемника 15, а выходы подключены к элементам 11 и 13 линейного перемещения первого и второго зеркал 10 и 12, два усилителя 20 и 21 с коэффициентом усиления К = 1/созк, вхо5

0 8(li + 1 )D

1 фокусное расстояние фокусирующей системы 9; расстояние от объекта 8 до полупрозрачной пластины 7; расстояние от пластины 7 до второй диафрагмы 14 диаметр пучка излучения на выходе фокусирующей системы 9;

1260685 4 меньше размера одного спекла в ее плоскости, то при смещении объекта в плоскости, перпендикулярной направлению падающего на него излучения, спекл-картина, образованная при рассеянии излучения на шероховатостях объекта 8, также смещается, что приводит к изменению распределения интенсивности излучения на позиционночувствительном фотоприемнике 15. По- 10 зиционно-чувствительный фотоприемник

15 чувствителен к перемещениям падающего на него пучка излучения в двух ортогональных направлениях.

Поэтому при перемещении спекл-картины изменяются сигналы на обоих выходах позиционно-чувствительного фотоприемника 15, каждый из которых чувствителен к линейному перемещению пучка излучения по одной из коорди- 20 нат. Величина сигналов на выходах позиционно-чувствительного фотоприемника 15 зависит от величины и направления смещения объекта 8. Эти сигналы поступают на входы дифференциальных усилителей 18 и 19, которые усиливают сигналы и изменяют их фао зу на 180 . С выходов дифференциаль.ных усилителей 18 и 19 усиленные сигналы, находящиеся в противофазе 30 с входными сигналами, поступают на элементы 11 и 13 линейного перемещения. Сигналы с выходов дифференци-, альных усилителей 18 и 19 поступают также на усилители 20 и 21, коэффициент усиления которых К, = 1/соя, например, K> = 1/cos 45 "- 1,4 14.

Под воздействием сигналов, снимаемых с выходов усилителей 20 и 2t механизм линейного перемещения с 4О элементами 16 и 17 перемещает позиционно-чувствительный фотоприемник

15 с диафрагмой 14 в направлении смещения спекл-структуры. Одновременно под воздействием сигналов, сни- 45 маемых с дифференциальных усилителей 18 и 19, элементы 11 и 13 линейного перемещения перемещают зеркала

10 и 12, а следовательно, пучок излучения, падающий на объект 8, параллельно самому себе. При этом пучок излучения перемещается в направлении перемещения объекта 8 плоскости, перпендикулярной направлению падающего на него излучения. Посколь ку сигналы, подаваемые на элементы

16, 17 и 11, 13 находятся в противофазе с сигналами, снимаемыми с выходов позиционно-чувствительного фотоприемника 15, то элементы 16 и 17 перемещают позиционно — чувствительный фотоприемник 15 с диафрагмой 14 в напр авле нии пер емещения спекл-структуры до тех пор, пока он не займет свое прежнее положение по отношению к спекл-структуре, а элементы 11 и

13 линейного перемещения при этом перемещают зеркала 10 и 12 до тех пор, пока пучок излучения, падающий на объект 8, не займет свое прежнее положение на объекте 8. Коэффициент усиления усилителей 20 и 21 выбран равным К„ = 1/cos 45 = 1,4 14 исходя из того, чтобы перемещение позиционночувствительного фотоприемника 15 было равно перемещению пучка„ падающего на объект 8, а так как величина перемещения зеркал 10 и 12 для перемещения пучка на величину равна о

f cos 45,то сигналы, подаваемые на элементы 11 и 13 линейного перемещения, должны быть меньше, чем сигналы, подаваемые на элементы 16 и 17 линейного перемещения в 1/cos 45

= 1,4 14 раза.

Формула-изобретения

1. Устройство для измерения параметров перемещения объекта, содержащее источник монохроматического излучения, расположенный по ходу потока излучения светоделитель, предназначенный для деления потока излучения на три пучка, в первом пучке излучения последовательно установлены диафрагма, фотопреобразователь и блок регистрации, подключенный к фотопреобразователю, во втором— опорное зеркало, в третьем — полупрозрачная пластина, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено последовательно установленными по ходу потока излучения между источником монохроматического излучения и светоделителем фокусирующей системой, первым зеркалом с элементом линейного перемещения, вторым зеркалом с элементом линейного перемещения, первое и второе зеркала установлены под углом М к потоку излучения и плоскость падения потока излучения на первое зеркало перпендикулярна плоскости падения потока излучения на второе зеркало, последова1260685

Составитель Е, Глазкова

Техред Л.Олейник Корректор О.Луговая

Редактор Н.Горват

Заказ 5214/36 Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 тельно установленными за полупрозрачной пластиной и оптически связанными с ней второй диафрагмой и позиционночувствительным фотоприемником, жестко связанным с ней и установленным с возможностью линейного двухкоординатного перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси третьего пучка излучения, и имеющим механизм двухкоординатного линейного перемещения, двумя дифференциальными усилителями, входы которых подключены к соответствующим выходам позиционно-чувствительного фотоприемника, а выходы — к элементам линейного перемещения соответственно первого и второго зеркал, двумя усилителями с коэффициентом t усиления К = 1/cosy, входы которых подключены к выходам дифференциальных усилителей, а выходы— к механизму двухкоординатного перемещения позиционно-чувствительного

10 фотоприемника.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что угол К

= 45