Устройство контроля угловых перемещений

Устройство контроля угловых перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений угловых перемещений путем снижения погрешности, обусловленной ненулевой длительностью фронта стробирующих импульсов. Цель изобретения достигается тем, что световой пучок от источника 1 отражается от зеркала 2, связываемого с объектом, пройдя через объектив 3, акустооптическую ячейку (АОЯ) 4, объектив 5 и диафрагму 6, попадает на приемник 7 излучения. В АОЯ 4 возбуждаются звуковые колебания сигналом от генератора 8, промодулированным модулятором 9. Угловое перемещение пропорционально расстоянию светового пучка от торца АОЯ 4, которое определяется измерением времени распространения колебаний от торца АОЯ 4 до светового пучка. Целое число периодов колебаний, прошедших до светового пучка, измеряется длительностью одного из состояний триггера 10, а дробная часть периода измеряется фазометром 13 по отфильтрованному сигналу. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 G 01 В 2)/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (61) 1191732 (21) 4300219/24-28 (22) 03.09.87 (46) 07.08.89. Вюл. ¹ 29 (71) Научно-исследовательский институт прикладной геодезии (72) В.И.)0рлов, В.В.Пузырев и А.Н.Максимов (53) 53).7.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1191732, кл . С 01 В 11/00, )985. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерений угловых перемещений путем снижения погрешности, обусловленной ненулевой длительностью фронта стробирующих импульсов. Цель изобретения

° достигается тем, что световой пучок от источника 1 отражается от зеркала 2, связываемого с объектом, пройдя через объектив 3, акустооптическую ячейку (АОЯ) 4, объектив 5 и диафрагму 6, попадает на приемник 7 излучения. В АОЯ 4 возбуждаются ssyковые колебания сигналом от генератора 8, промодулированным модулятором 9. Угловое перемещение пропорционально расстоянию светового пучка от торца АОЯ 4, которое определяется измерением времени распространения колебаний от торца АОЯ 4 до светового пучка. Целое число периодов колебаний, прошедших до светового пучка, измеряется длительностью одного иэ состояний триггера 10, а дробная часть периода измеряется фаэометром )3 по отфильтрованному сигналу, 1 ил.

3 1499122

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в точном машиностроении для контроля угловых и линейных

5 перемещений объекта и является усовершенствованием устройства по авт,св. У 1191732, Цель изобретения — повышение точности измерений угловых перемещений путем снижения погрешности, обусловленной ненулевой длительностью фронта стробирующих импульсов.

На чертеже представлена схема устройства. 15

Устройство содержит оптически связанные источник 1 когерентного излучения, зеркало 2, связываемое с объектом, первый объектив 3, акустооптическую ячейку 4 (АОЯ),второй объектив 5, 20 диафрагму 6 и приемник 7 излучения, блок обработки сигнала, содержащий генератор 8 стробирующих импульсов, модулятор 9, включенный между генератором 8 и электрическим входом акустооптической ячейки 4, бистабильный пороговый элемент 10 (например,триггер), включенный между выходом генератора 8 и приемником 7 излучения, первый полосовой фильтр )1, настроен- 30 ный на частоту N-й гармоники, вход которого соединен с выходом генерато— ра 8, второй полосовой фильтр 12, настроенный на частоту N-й гармоники, вход которого соединен с выходом при- 35 емника 7 излучения, и фазометр 13, входы которого соединены с выходами полосовых фильтров 11 и 12. Зеркало 2 помещается в переднем фокусе объектива 3. 40

Устройство работает следующим образом.

Пучок света от источника 1 падает на зеркало 2 и преобразуется в скани- 45 рующий пучок. Отраженный от зеркала 2 пучок падает на объектив 3,, на выходе из которого преобразуется пучок, сканирующий параллельно самому себе и сфокусированный в плоскости распространения акустической волны в

АОЯ 4. Пройдя объектив 3, пучок падает под углом Брегга к фронту акустической волны на АОЯ 4, где в результате акустооптического взаимодействия испытывает дифракцию. Продифрагированная часть пучка падает на объектив 5, Пройдя объектив 5, продифрагированная часть пучка попадает на при4 емник 7 излучения, помещенный в заднем фокусе объектива 5 и связанный с вторым входом бистабильного порогового элемента 10 и входом полосового фильтра 11, Непродифрагированная часть пучка поглощается диафрагмой 6. Стробирующий импульс с выхода генератора 8 стробирующих импульсов поступает на вход модулятора 9 несущей частоты и на первый вход бистабильного элемента 10, переводя его в выключенное состояние, а также на вход полосового фильтра 12. Модулятор 9 работает в режиме импульсной модуляции. В момент появления импульса от генератора 8 стробирующих импульсов модулятор 9 генерирует радиоимпульс, преобразуемый в АОЯ 4 в ультразвуковую волну, которая через промежуток времени, равный времени ее пробега от входного торца АОЯ до пересечения пучка света, вызывает дифракцию этогп пучка.Дифрагированный пучок формирует импульс на выходе приемника 7, который переводит бистабильный элемент 10 во включенное состояние.

Длительность единичного импульса на выходе бистабильного элемента рав— на времени распространения ультразвуковой волны от торца АОЯ 4 до опорного светового пучка и определяет угловое смещение объекта.

Полосовые фильтры 11 и 12 настроены на частоту N é гармоники генератора стробирующих импульсов, где номер гармоники N удовлетворяет неравенству

Т Т

-7 ъ ) 1 (11

dg где Т вЂ” период следования строб-импуль сов;

Д вЂ” максимальная погрешность

t временной задержки импульса на выходе приемника иэлучения, Последовательно формирующиес я стробирующие импульсы с генератора 8 поступают на вход полосового фильтра 12 N-й гармоники. На выходе полосового фильтра 12 выделяется гармонический сигнал с частотой, в N раз превьг шающий частоту следования стробирующих импульсов, и с нулевой фазой,подается на вход фазометра 13 в качестве опорного сигнала.

Задержанная последовательность импульсов с приемника 7 излучения

1499122 где

Ь(— -, 2 (3)

V Т где Дч - погрешность измерения фаэометра 13.

Формула изобретения

Угловое положение объекта ляется оператором по формуле

V Т Ч

o(= -- --(m + ---) N 2Р опреде(2) Составитель Е,Глазкова

Редактор А.Коэориз Техред Л.Сердюкова

Корректор О.Ципле

Заказ 4677/36 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 поступает на полосовой фильтр 11

N-й гармоники. На выходе полосового фильтра 11 появляется гармонический сигнал с частотой N-й гармоники и

5 фаэовым сдвигом, пропорциональным расстоянию, проходимому ультразвуковой волной от торца АОЯ 4 до светового пучка. Этот фазовый сдвиг содержит целое число m периодов 21(и дроб-1р ную часть q . Фазометр измеряет с погрешностью порядка одной десятой градуса дробную часть ц . Число целых периодов m может быть определено оператором по длительности единичного импульса на выходе бистабильного элемента путем деления этой длительности на период N-й гармоники и вьщеления целой части аналогично прототипу. Выполнение неравенства (1) означает, щ что период N-й гармоники больше максимальной погрешности определения времени задержки Д, что позволяет точно определить число целых периодов m u избежать грубых ошибок .

V — скорость ультразвуковой волны в ЛОЯ;

1 фокусное рас стояние.

Погрешность измерения составляет величину

Устройство контроля угловых перемещений по авт.св. У 119!732, о т личающееся тем,что,с целью повышения точности измерения, оно снабжено первым и вторым полосовыми фильтрами, настроенными на частоту N-й гармоники генератора стробирующих импульсов, и фаэометром, причем вход первого полосового фильтра подключен к выходу генератора стробирующих импульсов вход Второго по лосового фильтра подключен к выходу приемника излучения, а выходы полосовых фильтров подключены к фаэометру °