Устройство для измерения перемещения диффузно отражающей поверхности объекта

Устройство для измерения перемещения диффузно отражающей поверхности объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет оперативной калибровки коэффициента преобразования устройства. Источник 4 света с помощью объективов 5, 6 формирует на диффузно отражающей поверхности 21 световое пятно. Объектив 3 осуществляет построение отраженного светового пятна на фотоприемнике 2. При перемещении диффузно-отражающей поверхности 21 изменяется сигнал, снимаемый с фотоприемника 2. Сигнал выделяется в измерительном блоке 9 с помощью блока 11 выделения переменной и постоянной составляющих. Генератор 15 с помощью привода 8 осуществляет перемещение плоскопараллельной пластины 7, периодически осуществляющей изменение длины хода лучей, что приводит к перефокусировке пятна на диффузно отражающей поверхности 21. Динамически запоминающие устройства 12, 13, 14 с помощью генератора 15 и инвертора 16 осуществляют синхронную обработку сигнала. Калибровочный сигнал выделяется блоком 17 вычитания и с помощью блоков 18, 19, 20 изменяет интенсивность излучения источника 4 света. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) (51}5 G Oi В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4465724/24-28 (22) 20.07.88 (46) 07.05.90, Бюл. 11 - 17 (7.1) Институт проблем материаловедения АН УССР (72) В.Н.Нищенец, В.А. Кузьменко, К.А.Комаров и В.А.Соколюк (53} 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 832350, кл. G 01 Н 9/00, 1981. (54) УСТРОйС o gm ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕИЕ

ЩЕНИЯ ДИФФУЗНО ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА

2 (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повьппение точности измерения за счет оперативной калибровки коэффициента преобразования устройства. Источник

4 света с помощью объективов 5,6 формирует на диффузно отражающей поверхности 21 световое пятно. Объектив 3 осуществляет построение отраженного светового пятна на фотоприемнике 2.

При перемещении диффузно-отражающей поверхности 21 изменяется сигнал, снимаемый с фотоприемника 2. Сигнал выделяется в измерительном блоке 9 с

1562704 помощью блока 11 вселения переменной и постоянной составляющих. Генераs ор 15 с помощью привода 8 осуществляет перемещение плоскопараллельной

5 пластины 7, периодически осуществляющей изменение длины хода лучей, что приводит к перефокусировке пятна на диффузно отражающей поверхности 21.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения величнны линейных микроперемещений и амплитуды вибраций участков объектов с диффузно отражающими поверхностями.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет оперативной калибровки коэффициента преобразования устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства. 25

Устройство содержит оптический блок 1, выполненный в виде оптически связанных фотоприемника 2, коллимирующего объектива 3, источника 4 света, коллимирующего объектива 5, фокусиру- 30 ющего объектива 6, плоскопараллельной пластины 7, связанной с приводом 8, измерительный блок 9, выполненный в виде усилителя 10, вход которого

Подключен к фотоприемнику 2, блока

11 выделения переменной и постоянной

Составляющих, вход которого подключен к выходу усилителя 10, динамических эапоминающих устройства 12-14, информационный вход динамического запоми- 40 нающего устройства 12 подключен к

Первому выходу, а информационные входы динамических запоминающих устройств 13 и 14 подключены к второму выходу блока 11 выделения переменной и постоянной составляющих, генератора 15, выход которого соединен с приводом 8 и управляющим входом динамического запоминающего устройства 14 и инвертора 16, вход которого подключен к генератору 15, выход инвертора

16 соединен с управляющими входами динамических запоминающих устройств

t2 и 13, блока 17 вычитания, входы которого подключены к выходам динамических запоминающих устройств 13 и

14, источника 18 опорного напряжения, 1 блока 19 сравнения, входы которого подключены к источнику 18 опорного

Динамически запоминаюшие устройства

12-14 с помощью генератора 15 и инвертора i6 осуществляют синхронную обработку сигнала. Калибровочный сигнал выделяется блоком 17 вычитания и с помощью блоков 18-20 изменяет интенсивность излучения источника 4 света. 1 ил, напряжения и выходу блока 17 вычитания, блока 20 питания, вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока 19 сравнения и источнику 4 света.

Контролируют перемещение диффузно отражающей поверхности 21, совпалающее с направлением оптической оси оптического блока 1, и амплитуду ее колебаний.

Устройство работает следующим образом.

Пучок света от источника 4 света, проходя через коллимирующий объектив

5 и фокусирующий объектив 6, образует на измеряемой поверхности 21 световое пятно. Коллимирующий объектив

5 позволяет обеспечить фокусировку светового пятна вблизи фокальной плоскости фокусирующего объектива 6.

Если измеряемая поверхность 21 находится вблизи этой плоскости, то фокусирующий объектив 6 формирует из диффузно отраженного измеряемой поверх- ностью 21 света близкий к параллельному пучок, который направляется через коллимирующий объектив 3 на фото! приемник 2..Изменение положения измеряемой поверхности 21 на оптической оси приводит к изменению угла схождения светового пучка регистрируемого излучения между объективами

6 и 3 и, следовательно, к изменению величины падающего на фотоприемник

2 светового потока. Пропорционально этому изменению меняется также и электрический сигнал на выходе фотоприемника 2. Дополнительный коллимирующий объектив 3 позволяет оптически связать фотоприемник 2 с фокусиру,ющим объективом 6 и повысить чувствительность измерения благодаря более полному использованию регистрируемого светового потока.

Электрический сигнал от фотоприемника 2 попадает в измерительный блок

62704

6 участка поверхности 21, л нл выхгде динамического запоминающего ус. грн йс гва 12 — с величиной амплитуды вибраций того же участка.

Использование устроиствл позволя10

5 15

9, где усиливле гся усилителем 10, и подается нл блок 11 выделения переменной и постоянной составляющих сигнала, с которого продетектированная переменная составляющая сигнала подается нл информационный вход динамического запоминающего устройства 12, а постоянная составляющая сигнала— на информационные входы динамических запоминающих устройств 13 и 14.

Оптический калибр представляет собой прозрачную для излучения источника 4 света плоскопараллельную пластину 7, расположенную таким образом, что в исходном состоянии она исключена из оптической схемы устройства, а при подаче на привод 8 управляющего импульса от генератора 15 устанавливается на оптическую ось между излучателем 4 и коллимирующим объективом

5. При этом изменяется положение фокусировки светового пятна на поверхности 21, что эквивалентно смещению поверхности 21 на известную величину и, соответственно, заданному изменению выходного сигнала, снимаемого с фотоприемника 2.

Управляющий импульс с генератора

15 подается также на управляющие входы динамических запоминающих уст— ройств 12 — 14, причем на динамические запоминающие устройства 12 и 13 через инвертор 16. Это приводит к тому, что на время действия оптического калибра динамические запоминающие устройства 12 и 13 переключаются в режим хранения переменной и постоянной составляющих сигнала, динамическое запоминающее устройство 14 в режим записи измененной на калиброванную величину постоянной составляющей сигнала. В блоке 17 вычитания выделяется разностный сигнал, поступающий с динамических запоминающих устройств 13 и 14, и сравнивается с опорным напряжением источника 18 опорного напряжения в блоке 19 сравнения.

Если разность отличается от опорного напряжения, то с блока 19 сравнения на блок 20 питания подается управляющий сигнал, изменяющий напряжение питания источника 4 света. Такая калибровка осуществляется кратковременно и позволяет вести процесс измерения непрерывно.

Сигнал на выходе динамического запоминающего устройства 13 связан с величиной перемещения измеряемого

55 ет повысить точность измерения за счет оперативной калибровки коэффициента преобразования.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещения диффузно отрлжающей поверхности объекта, содержащее оптически связанные источник света, фокусирующий объектив,. фотоприемник, измерительный блок, о т л и ч л ю щ е е с я тем, что, с целью повьннения точности измерения за счет оперативной калибровки коэффициента преобразования устройства, оно снабжено первым коллимирующим объективом, установленным между источником света и фокусирующим объекгивом, диаметр зрачка коллимирующего объектива меньше диаметра зрачка фокусирующего объектива, источник света расположен в фокальной плоскости первого коллимирующего объектива, вторым коллимирующим объективом, установленным между фотоприемником и источником света, диаметр зрачка второго коллимирующего объектива равен или больше диаметра зрачка фокусирующего объектива, фотоприемник установлен в фоклльной плоскости второго коллимирующего объектива. фотоприеM ник, второй коллимирующий объектив, источник света, первый коллимирующий объектив, фокусируюнр и объектив расположеныы на одной оптической оси, приволом, плоскоплраллельной пластиной, связанной с приводом, имеющей возможность периодической установки между источником света и первым коллимирующим объективам, измерительный блок выполнен в виде блока вЫцеления переменной и постоянной составляющих, вход которого связан с фотоприемником, грех динамических запоминающих устройств, информационный вход первого динамического запоминающего устройства подключен к первому выходу, а информационные входы второго и третьего динамических запоминающих устройств — к второму выходу блока выделения переменной и постоянной составляющих, генерл горл, выход которого соединен с приводом и управляющим входом третьего цпнлмическогО злпо15б2704

Составитель Т;Айсин

Техред М. Ходанич

Корректор Н.Ренская

Редактор С.Пекарь

Подписное

Тираж 483

Заказ 1055

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

1 минающего устройства, инвертора, вход которого подключен к генератору, выход инвертора соединен с управляющими входами первого и второго динамичес5 ких запоминающих устройств, выходы которых являются выходами измерительного блока, блока вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего запоминающих устройств, источника опорного напряжения, блока сравнения, входы которого подключены к источнику опорного напряжения и выходу блока вычитания, выход блока вычитания связан с источникам света,