Устройство для измерения малых перемещений

Устройство для измерения малых перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в контрольно-измерительных машинах для контроля малых перемещений. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства путем виньетирования светового потока. Лучи света от излучающего диода оптопары проецируются объективом на отражатель и, отразившись от него, собираются в плоскости фоторезистора оптопары, откуда электрический сигнал поступает на регистрирующий блок. Чувствительный элемент выполнен в виде гибкой изогнутой ленты с отверстием и установлен между оптопарой и объективом так, что отверстие занимает положение апертурной диафрагмы системы оптопара - объектив - отражатель. Один конец гибкой ленты закреплен неподвижно, другой через щуп связан с контролируемым объектом. При перемещении объекта меняется прогиб чувствительного элемента и происходит виньетирование части светового пучка, попадающего на фоторезистор. Общая зависимость величины поступающего на регистрирующий блок сигнала от контролируемого линейного перемещения ΔL описывается степенной зависимостью с показателем степени Nъ4, что свидетельствует о высокой чувствительности. 2 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (5D 4 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4306228/24-28 (22) 15. 09.87 (46) 15. 12.89. Бюл. Р 46 (72) К).Б. Король, В.П. Г(аслов и Е.С. Г1ельник (53) 531.71:531.14(088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР

Р 1460609, кл. G 01 В 21/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГ1ЕРЕНИЯ ИЛЛЫХ

ПЕРЕГ1ЕЦЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в контрольно-измерительных машинах для контроля малых перемещений. Цель изобретения — повышение чувствительности устройства путем випьетирования светового потока. Лучи света от излучающего диода оптопары проецируются объективом на отражатель и, отразившись от него, собираются в плоскости фоторезистора

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в контрольно-измерительных машинах для контроля малых перемецений.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства путем виньетирования светового потока.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для измерения малых перемещений; на фиг. 2— ход лучей в оптической схеме устройства.

Устройство содержит корпус 1, направляющую втулку 2, оптопару 3, ре-, 2 олтопары, откуда электрический сигнал поступает на регистрирующий блок.

Чувствительный элемент выполнен в виде гибкой изогнутой ленты с отверстием и установлен между оптопарой и объективом так, что отверстие занимает положение апертурной диафрагмы системы оптопара — объектив — отражатель. Один конец гибкой ленты закреплен неподвижно, другой через щуп связан с контролируемым объектом.

При перемещении объекта меняется прогиб чувствительного элемента и происходит виньетирование части светового пучка, попадающего на фоторезистор. Общая зависимость величины поступаюцего на регистрируюций блок сигнала от контролируемого линейного .перемещения 1 описывается степенной зависимостью с показателем степени и 4, что свидетельствует о высокой чувствительности ° 2 ил. гистрирующий блок 4, чувствительный элемент 5, объектив 6, отражатель 7 выполненный в виде зеркала, и щуп 8.

На корпусе 1, содержащем направляющую втулку 2, закреплена оптопара 3, состояцая из фоторезистора и излучающего диода с согласованными спектральными характеристиками. Оптопара 3 совмещена с передней фокальной плоскостью объектива 6 и имеет выход на регистрирующий блок 4. Чувствительный элемент 5 выполнен в виде упругой изогнутой ленты с отверстием, один конец которой неподвижной соединен с корпусом, а втрой имеет возмож1529040 ность перемещаться вдоль продольной оси упругой ленты и предназначен для связи с контролируемым объектом чеpcs щуп 8. Диаметр отверстия чувствительного элемента 5 является апертурной диафрагмой объектива 6. Отражатель 7 представляет собой зеркало, закрепленное на корпусе, а фотоприемник установлен в передней фокальной плоскости объектива, при этом зеркало выполнено плоским.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы щуп 8 опуска- 15 ют в свободное положение так, что чувствительный элемент выпрямляется, а отверстие в нем занимает положение апертурной диафрагмы объектива — положение I (рис. 2). Лучи света от из- 20 лучающего диода оптопары 3 проецируются объективом 6 на отражатель 7 и, отразившись от отражателя 7, собираются в плоскости регистрирующего фоторезистора оптопары 3, откуда

25 электрический сигнал поступает на регистрирующий блок 4. Далее щуп 8 вводят в контакт с контролируемым объектом и задают начальный прогиб чувствительного элемента 5, при этом апертурная диафрагма занимает положение II и происходит виньетирование части светового пучка, в результате чего сигнал, поступаюций на регистрирующий блок 4, имеет значение, пропорциональное величине прогиба чувст- 35 вительного элемента х<, При перемещении контролируемого объекта щуп 8 перемещается на расстояние д 1, и апертурная диафрагма занимает положение III. Сигнап, поступающий на регистрирующий блок, уменьшается вследствие виньетирования пропорционально величине прогиба чувствительного элемента х,.

Проведенные эксперименталь «ые ис- 45 следования показали, что относительное удлинение чувствительного элемента зависит от его прогиба следующим образом:

2. х -х

1z о д1 8

1о

Формула изобре-. ения

Устройство для измерения малых перемещений объектов, содержащее корпус, установленные в корпусе оптопару, щуп, предназначенный для связи с объектом, чувствительный элемент и отражатель, чувствительный элемент выполнен в виде упругой изогнутой ленты, один конец которой скреплен с корпусом, а другой — с щупом, о тл и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено объективом, отражатель установлен за объективом с противоположной по отношению к оптопаре сто( роны упругой изогнутой ленты, в центре которого выполнено отверстие, а оптопара, объектив и отражатель расположены вдоль олтической оси, проходящей через центр, последовательно . отверстию. где 1 — расстояние между концами чувствительного элемента 5 до деформации.

С учетом квадратичной зависимости величины прогиба упругого элемента 5 от относительного удлинения и известной квадратичной зависимости величины энергетической освещенности фотоприемника от апертурного угла (а при малых прогибах эта величина пропорциональна величине стрелы прогиба) общая зависимость величины поступающего на регистрирующий блок 4 сигнала от контролируемого устройства линейного перемещения описывается степенной зависимостью (с показателем

° степени п 4), что свидетельствует о высокой чувствительности данного устройства.

1529040

1529040

Составитель С. Грачев

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор Н.Горват

Заказ 7839/35

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", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101