Фотоэлектрический преобразователь перемещения

Фотоэлектрический преобразователь перемещения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Пель изобретения повышение точности измерений за счет уменьшения влияния изменения мощности потока,излучения, формируемого осветителем при изменяющихся расстояниях между неподвижным и подвижным элементами преобразователя. Осветитель 1 формирует поток излучения, направляемый на измерительные решетки 5-7, нанесенные на неподвижный элемент 4. При перемещении подвижного элемента 8 с нанесенной измерительной решеткой 9 в зоне установки измерительных фотоприемников 10, 11 формируются перемещающиеся муаровые полосы. Сигналы, снимаемые с измерительных фотоприемников 10, 11 и сдвинутые на 90°, усиливаются дифференциальными усилителями 13, 14, На дополнительном фотоприемнике 12 формируются муаровые полосы с периодом , много меньшим апертуры дополни- . тельного фотоприемника 12. Сигнал, пропорциональный мощности потока излучения , формируемого осветителем 1, вычитается в дифференциальных .усилителях 13, 14. 1 ил. а & (Л

СО!ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (!9! Я! (51)5 r, 01 В ?1/00 зователя.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4712155/28 (?2) 27,06,89 (46) 23.05.91 ° Бюл. !! !9 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б.П,Константинова (72) В.П,Горелик, С,Н,Коваленко и Б,! .Турухано (53) 531,7(088,8)

I (56) Авторское свидетельство СССР

N - 665205, кл, G 01 В 11/00, 1978, (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности измерений за счет уменьшения влияния изменения мощности потока, излучения, формируемого осветителем при изменяющихся расстояниях между неподвижным и подвижным

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения различных объектов, Пель изобретения — повышение точности измерений за счет уменьшения влияния изменения мощности потока излучения, формируемого осветителем при изменяющихся расстояниях между неподвижным и подвижным элементами преобразователя, На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преобра2 элементами преобразователя. Осветитель 1 формирует поток излучения, на-. правляемый на измерительные решетки

5-7, нанесенные на неподвижный элемент 4, При перемещении подвижного элемента 8 с нанесенной измерительной решеткой 9 в зоне установки измерительных . фотоприемников 10 11 ( формируются перемещающиеся муаровые полосы. Сигналы, снимаемые с измерительных фотоприемников 10, 11 и сдвинутые на 90, усиливаются дифференциальными усилителями 13, 14, На дополнительном фотоприемнике 12 формируются муаровые полосы с периодом, много меньшим апертуры дополнительного фотоприемника 12. Сигнал, пропорциональный мощности потока излучения, формируемого осветителем 1, вычитается в дифференциальных,усили-. телях 13, 14, 1 ил.

Преобразователь содержит оптически связанные осветитель 1, выполненнь и в виде источника 2 света и коллимирующей линзы 3, неподвижный элемент 4 с нанесенными на него дву мя индикаторными решетками 5, 6,сдвинутыми друг относительно друга на четверть периода ренеток, и третьей индикаторной решеткой 7, период штрихов которой не совпадает с периодом штрихов индикаторных решеток

5, 6 или нтри:си третьей индикаторной ренетки 7 повернуты 1тносительно штрихов двух индикаторных решеток 5, 1 б511(Ii б, неподвижный элемент 8 с нанесенной измерительной решеткой 9, дна измерительных и дополнительный фотоприемники 10-12, расположенные в одной плоскости, угол между осью осветителя 1 и нормалью к поверхности неподвижного и подвижного элементов 4, 8 противоположен по знаку углу между нормалью к плоскости расположения из- 10 мерительных и дополнительного фотоприемников 10-12 и нормалью к плоскос,ти неподвижного и подвижного элементов. 4, 8, дифференциальные усилители 13, 14, первые входы которых подключены к измерительным фотоприемникам !0, 11, вторые входы дифференциальных усилителей 13, 14 подключены к дополнительному фотоприемнику

1?, 20

Преобразователь работает следующим образом.

Источник 2 света и коллимирующая линза 3, входящие в осветитель 1, формируют параллельный пучок света,, 25 падающий под углом на индикаторные решетки 5-7, нанесенные на неподвижный элемент 4, В формируемой . после неподвижного элемента 4 первой дифракционной картине направления формирования нулевого и первого порядка образуют равные углы к нормали, проведенной к поверхности неподвиж1того элемента 4. Сформированные потоки излучения проходят измерительную

35 решетку 9, нанесенную на неподвижный

,элемент 8. После измерительной решет" ки 9 формируется вторая дифракционная картина, в которой формируются дифракционные максимумы в результате сложения дифракционных максимумов первого и нулевого порядков от соответствующих участков индикаторных и измерительной решеток 5, 6, 7, 9, Фотоприемники 10-12, установленные в зоне формирования дифракционных максимумон, образующих муаровые полосы, преобразуют потоки излучения в электрические сигналы, величины которых не зависят от величины зазора между измерительными и индикаторными решетками 5, б, 7, 9 . Период формируемых муаровых полос больше апертуры измерительных фотоприемников 10, 1l. При перемещении подвижного эле55 мента 8 относительно неподвижного элемента 4, на выходе измерительных фотоприемников 10, !! формируются lleременные электрические сигналы, фазы которых сдвинуты друг относительно друга а 9(1 за счет пространственно. о смещения измерительных pplllp ток 5, б на четверть периода решеток. Электрические сигналы усиливаются дифференциальными усилителями !3, 14 и поступают на выход устройства.

Период формируемых муаровых полос н зоне расположения дополнительного фотоприемника 12 много мень1пе el"o апертуры, эа счет несовпадения периода нанесения штрихов на третью индикаторную реп1етку 7, относительно периода нанесения штрихов на измерительную решетку 9 или эа счет поворота третьей индикаторной решетки

7 относительно измерительной решетки 9. Вследствие этого на выходе дополнительного фотоприемника 1? Аормируется сигнал, переменная составляющая которого много меньше переменной составляюп1ей сигнала, формируемого на выходе фотоприемников 10, !!. Постоянная составляющая сигналя, формируемая на выходе дополнительного фотоприемника,l2, пропорциональна мощности потока излучения, формнpyeMoI o осветителем 1, Сигнал, снимаемый с фотоприемника !?, поступает на вторые входы дифференциальных усилителей 13, 14 вычитая постоянную составляющую из сигналов, снимаемых с измерительных фотоприемников

10, 11. При изменении мощности потока излучения, формируемого осветителем 1 одновременно изменяются величины пoсгоянных cocтанляющих на выходе измерительных и дополнительного фотоприемника 1?, Переменная составляющая сигналов, снимаемых с выходов дифференциальных усилителей 13, 14 при этом не изменяется, что приводит к поньппению точности измерений, Использование устройства позволяет повысить точность измерений эа счет уменьшения влияния изменения мощности потока излучения, формируемого осветителем, прн изменяющихся расстояниях между неподвижным и подвижным элементами преобразователя, Форм--ла изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий оптически гpÿçàííále осветитель, неподвижньп. элемент с нанесенными на него двумя

11нчикаторн61ми решетками„сднинуть1ми

165116 друг относительно друга на четверть периода решеток, подвижный элемент с нанесенной на него измерительной решеткой, два измерительных фотоприемника, оптически связанные с индикаторными решетками, дополнительный фотоприемник, расположенный между измерительными фотоприемниками в одной плоскости с ними, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния изменения мощности потока излучения, формируемого осветителем при изменяюшихся расстояниях между неподвижным и подвижным элементами преобразователя, он снабжен третьей индикаторной решеткой, нанесенной на неподвижный элемент и расположенной между измерительными 20

7 решетками, причем период штрихов третьей индикаторной решетки не совпада-. ет с периодом штрихов первой и второй индикаторных решеток или штрихи третьей индикаторной решетки повернуты относительно их штрихов, угол между осью осветителя и нормалью к поверхности неподвижного и подвижного элементов противоположен по знаку углу между нормалью к плоскости расголожения измерительных и дополнительного фотоприемников и нормалью к плоскости неподвижного и подвижного элементов, измерительный и дополнительный фотоприемники расположены в зоне сложения дифракционных максимумов первого и нулевого порядков от соответствуюших участков индикаторной и измерительной решеток.