Оптический датчик к устройству для измерения линейных перемещений и вибраций

Оптический датчик к устройству для измерения линейных перемещений и вибраций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений и контроля параметров вибрации Целью изобретенияявляетсяповышение чувствительности и точности. Свет от источника 1 попадает в систему 5, состоящую из нечетного числа регулярных световодов 9, 10, 11, торцы которых уложены в линейку и скручены на 180° относительно оси световодов Пройдя через систему 5, свет отражается от регулярного световода 6 U- образной формы и вновь, проходя через систему 5, попадает на фотоприемники 7 и 8. При смещении обьекта нечетные регулярные световоды 10 и 11, связанные с обьектом, смещаются, что приводит к изменению сигналов на фотоприемниках. 3 ил. у Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659577/28 (22) 07.03.89 (46) 15.03.91. Бюл. М 10 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) С. С..Сергеев, П. В, Барченко, М. А.

Таборко и В.Ф, Герасимов (53) 531.715(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1497909, кл. 6 01 В 11/00, 1989, 1 (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК К УСТРОЙСТВУ

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И ВИБРАЦИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для прецизионных измерений линейных перемещений обьектов или для контооля параметров вибраций деталей машин и механизмов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности.

На фиг. 1 приведен один передающий световод, скрученный вокруг оптической оси на 1800, общий вид; на фиг. 2 — оптическая схема датчика, содержащего три передающих световода; на фиг. 3 — оптическая схема датчика со смещенными передающими сввтоводами вниз на Х.

Устройство содержит источник 1 света, согласованный с ним излучающий световод

2, выходной торец которого расположен между входными торцами приемных световодов 3 и 4 в одной с ними плоскости, систему 5 передающих световодов, состоящую.. Ы 1б34995 А1 измерения линейных перемещений и контроля парамегров вибрации. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности. Свет от источника 1 попадает в систему 5, состоящую иэ нечетного числа регулярных световодов 9, 10, 11, торцы которых уложены в линейку и скручены на 180 относительно оси световодов. Пройдя через систему 5, свет отражается от регулярного световода 6 Uобразной формы и вновь, проходя через систему 5, попадает на фотоприемники 7 и 8.

При смещении обьекта нечетные регулярные световоды 10 и 11, связанные с обьектом, смещаются, что приводит к изменению сигналов на фотоприемниках. 3 ил, из нечетного числа скрученных на 180 вокруг своей оптической оси регулярных световодов. U-образный световод 6, ось которого совпадает с осью излучающего световода 2 и два фотоприемника 7 и 8, сопряженных с выходными торцами приемных световодов.

Четные передающиз световоды (9) закреплены неподвижно и их оптическая ось совпадает с оптической осью излучающего 2 и

U-образного 6 световодов Нечетные передающие световоды (10 и 11) установлены с возможностью одновременного перемещения в направлении, перпа дикулярном их оптической оси, и связываются с измерительным штоком или обьектом.

Рассмотрим работу на примере устройства, система передающих световодов которого состоит иэ трех элементов. При отсутствии вибрации или при нулевом смещении система передающих световодов находится в нулевом положении, т.е

1634995

10

55 оптические оси неподвижного 9 и подвижного 10 и 11 световодов совпадают, и свет,,распространяющийся от источника 1 света по излучающему световоду 2, вследствие симметричности оптической оси световода

2, пройдя поочередно световоды 10, 9. 11, 6, 11, 9, 10, возвращается на выходной торец световода 2 и не засвечивает входные торцы световодов 3 и 4, Световые потоки на фотоприемниках 7 и 8 или равны нулю или одинаковы, если происходит краевая засветка приемных светодиодов вследствие апертуры световодов. При смещении подвижных передающих световодов 10 и 11 вниз от нулевого положения на величину Х, соответствующу о смещению обьекта контроля, устройство работает следу ощим образом.

Оптические оси световодов 10 и 11 осTBIoTcA совпада ощими между собой и смегцеIIL, вн 13 01 -сительно оптических осей счетоводов 2, 9 и 6 на величину X вниз. Свет от источника 1 света, пройдя по излучающему счетоводу 2, достигает его выходного торца, Рассмотрим ход луча, вышедшего из центра торца соетовода 2. Так как ось светонода 10 смещена на величину X вниз относительно оси сьетовода 2, то луч входит в световод 10 выше его оптической оси на величину X и выходит иэ него, повернувшись на 180 относительно оси световода

10, IIa расстояние X ниже его оптической оси, а так как она сама смещена на X вниз от оси световода 2, то, пройдя световод 10, луч смещается на 2Х вниз от оси световода

2. С таким же смещением (2Х вниз от оси световода 2) луч входит в световод 9, ось которого совпадает с осью световода 2, и выходит иэ световода 9, повернувшись относительно его оптической оси на 180, смещенным на 2Х вверх от оси. В свеговод 11, смещенный вниз íà Х, луч входит смещенным на ЗХ вверх от оси световода-11, и о выходит из него, повернувшись на 180 относительно его оси на расстоянии 3Х ниже оптической оси световода 11, а так как она сама смещена на X вниз от оси световода 2, то, пройдя световод 11, луч смещается на 4Х вниз от оси световода 2. Луч, войдя в световод 6 смещенным на 4Х вниз от его оси, проходит его и, разворачиваясь, выходит на расстоянии 4Х вверх от оси световода 6 и от совпадаюв ей с ней оси световода 2. Таким образом, в световод 11 луч входит смещенным на 5Х вверх от его оси, поворачиваясь вокруг этой оси на 180О, выходит из световода 11 со смещением 5Х вниз от оси световода 11 и со смещением 6Х вниз от оси световода 2. Пройдя световод 9, ось которого совпадает с осью светояода 2, луч выходит на 6Х вверх от оси световодов 9 и 2. проходя световод 10, луч поворачивается на

180 вокруг его оптической оси, и выходит из него смещенным на 7Х вниз от этой оси и на 8Х вниз от оси световода 2. Соответственно зона засветки на торцах световодов

2-4, центром которой является рассмотренный луч, также смещается на 8Х вниз и при равномерной освещенности по зоне засветки световой поток, воспринятый световодом

4, пропорционален SX. Этот световой поток проходит по световоду 4 и регистрируется фотоприемником 8.

Таким образом. по сравнению с прототипом, получено четырехкратное увеличение чувствительности. При смещении подвижных светбводов 10 и 11 вверх от положения равновесия устройство работает а алогично, но световой поток, пропорциональный 8Х, воспринимается световодом 3 и регистрируется фотоприемником 7.

Так как на каждом подвижном световоде при прямом и обратном прохождениях луча накапливается смещение зоны засветки равное 4Х, то при прохождении системы из любого нечетного числа п передающих световодов суммарное смещение зоны засветки определяется как Л =2 (rI+1).

Использование системы передающих регулярных световодов позволяет увели-. чить оптический ход луча, что дает возможность увеличить воздействие измеряемого перемещения на траекторию движения луча. Чередование подвижных и неподвижных регулярных световодов. скрученных вокруг своей оптической оси на 180О, позволяет накапливать смещение хода луча, образуемое при переходе его через стык торцов световодов, Поскольку система передающих световодов находится между неподвижными излучающими и U-образным снегоходами, то для обеспечения чередования подвижных и неподвижных элементов система должна содержать нечетное число элементов и подвижными должны быть нечетные, Перекос передающих световодов в данном датчике не влияет на смещение хода луча вследствие того, что передающий световод выполнен скрученным на 180 вокруг своей оптической оси. При этом основные элементы датчика (излучающий, приемные, U-образный и неподвижные передающие световоды) закреплены неподвижно и могут быть точно отъюстированы при сборке преобразователя, Изменение зазоров между подвижными и неподвижными световодами не оказывает влияния на точность измерений, поскольку суммарный зазор между всеми торцами световодов остается постоянным.

1634995 ю

ЮОГ 2

3 2

Составитель В, Бахтин

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор С, Черни

Заказ 747 Тираж 389 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

В связи с этим применение предлагаемого датчика обеспечивает высокую чувствительность и точность измерений параметров вибраций и линейных перемещений различных объектов, Формула изобретения

Оптический датчик к устройству для измерения линейных перемещений и вибраций, содержащий оптически связанные и расположенные на одной оси световодный приемно-передающий узел и отражатель, выполненный в виде регулярного световода

Uобразной формы, отличающийся. тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, он снабжен нечетным числом регулярных световодов, 5 ориентированных так, что торцы каждого иэ них уложены в линейку и скручены вокруг оптической оси световодов на 180, и размещенных между световодным приемно-передающим узлом и отражателем на одной

10 оптической оси с ними, а нечетные из регулярных световодов предназначены для связи с контролируемым объектом.