Устройство для измерения линейных перемещений

Устройство для измерения линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения линейных перемещений в интерференционных дилатометрах. Целью изобретения является увеличение точности интерференционных измерений линейных перемещений за счет коррекции систематических ошибок интерферометра, вызванных посторонними фоновыми засветками, неравномерностью светового потока источника, шероховатостью и волнистостью рабочих поверхностей интерферометра. Интерфе ренционная картина интерферометра 1 воздействует на линейку 2 фотоприемников, на выходе которой формируются сигналы, соответствующие распределению интенсивности света вдоль линии расположения фотоприемников. Давление в камере 8 изменяется до тех пор, пока требуемое приращение фазы не достигнет заданного. По данным формируется корректировочная таблица, по которой вводятся поправки в блок 5 следящего измерения фазы. Скорректированное значение приращения фазы переводится в значения удлинения (перемещения). 3 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

-язых

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 471 1585/28 (22) 18.04,90 (46) 23.09.91, Бюл.%35 (71) Ленинградский политехнический институт им. M,È.Êàëèíèíà (72) С.С.Попов (53) 537.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1359673, кл. G 01 В 21/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения линейных перемещений в интерферен цион ных дил ато метрах. Цел ью изобретения является увеличение точности интерференционных измерений линейных перемещений за счет коррекции.систематичеИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения линейных перемещений в интерференционных дилатометрах.

Целью изобретения является увеличение точности интерференционных измерений линейных перемещений за счет коррекции систематических ошибок интерферометра, вызванных посторонними фоновыми засветками, неравномерностью светового потока источника, шероховатостью и волнистостью рабочих поверхностей интерферометра.

На фиг,1 изображена схема устройства для измерения линейных перемещений; на фиг.2 — схема блока формирования корректировочной таблицы; на фиг,3 — схема блока уточненного оп ределения фаз.

„„Ы ÄÄ 1679188 А1 ских ошибок интерферометра, вызванных посторонними фоновыми засветками, неравномерностью светового потока источника, шероховатостью и волнистостью рабочих поверхностей интерферометра. Интерференционная картина интерферометра 1 воздействует на линейку 2 фотоприемников, на выходе которой формируются сигналы, соответствующие распределению интенсивности света вдоль линии расположения фотоприемников, Давление в камере 8 изменяется до тех пор, пока требуемое приращение фазы не достигнет заданного. По данным формируется корректировочная таблица, по которой вводятся поправки в блок 5 следящего измерения фазы. Скорректированное значение приращения фазы переводится в значения удлинения (перемещения). 3 ил.

Устройство содержит интерферометр 1,. линейку фотоприемников, расположенных поперек интерференционных полос, блок 3 аналого-цифрового пОеобразователя, блок

4 цифровой фильтрации, блок 5 следящего измерения фазы rp т ретуяя рнии интерференционной картины, блок 6 формирования корректировочной таблицы, блок 7 управления давлением в камере 8, где размещен интерферометр 1, и блок 9 введения поправок в блок 5 следящего измерения фазы. Блок 6 формирования корректировочной таблицы содержит запоминающий узел 10 для хранения таблиц наблюдения интерференционных сигналов в пространственно-фазовых координатах, удовлетворяющего требованиям задатчика программы контрольного эксперимента, узел 11 определения уточо !

О

ОО

ОО

1)> (ъ

1679188

По окончании ввода всех J — строк мат- 50 рицы V блок 7 по выходу дает сигнал по четвертому входу узлов 15 и 17 на начало обработки данных по способу. Начинается итерационная процедура определения оценок ф. С выхода узла 14 на первый вход

55 узла 15 поступают данные о текущем значении матрицы Z, с выхода узла 10 на второй вход узла 15 — данные из таблицы наблюдений Y. Узел 15 решает определенную систененных значений фаз, узел 12 хранения корректировочной таблицы, узел 13 — интерполятор. Блок 9 содержит узел 14 формирования матрицы значений синусоидального и косинусоидального преобразований фаз, узел 15 определения решений линейных алгебраических уравнений по методу наименьших квадратов, узел 16 определения точки минимума одномерного функционала, коммутатор 17 и узел 18 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Интерференционная картина интерферометра 1 воздействует на линейку 2 фотоприемников, На выходе фотоприемников формируются сигналы, соответствующие распределению интенсивности света вдоль линии расположения фотоприемника, сигналы с которого поступают на входы блока аналого-цифрового преобразователя 3, где преобразуются в цифровую последовательность y(k), k - 1,К, (y(k) — эквивалент света в окне k-го фотоэлемента линейки). Для уменьшения влияния флуктуационных помех последовательность y(k) подвергается

Фильтрации в блоке 4, С выхода блока 4 отфильтрованная последовательность поступает в блок 5 следящего измерения фазы. Рассмотрим случай работы устройства с выполнением контрольного эксперимента, Блок 7 содержит задатчик программы управления давлением в камере 8 и блоком 6 формирования корректировочной таблицы.

Давление в камере 8 изменяется до тех пор, пока требуемое приращение фээы не достигнет заданного, текущее значение фазы поступает на вход блока 7 с выхода блока 5 следящего измерителя фазы. По достижении фазы очередного значения из набора заданных д, j = 1Л на втором выходе блока

7 формируется сигнал записи, который поступает на третьи входы узлов 10, 14, В узле

10 по этому сигналу j строка матрицы V записывается в запоминающее устройство, а в узле 14 вычисляются sjn д и cos pj u заносятся во внутреннее запоминающее устройство как элементы j строки матрицы Z, 5

45 му алгебраических уравнений по методу наименьших квадратов. С выхода узла 15 на вход узла 16 поступает значение матрицы А, соответствующей входной матрице Едля заданной таблицы наблюдений Y. В узле 16 по каждой строке матрицы А отыскивается

r. значение rpj, для которого сумма квадратов уклонений интенсивностей интерференционного сигнала, вычисленных при данном значении fj и измеренных, минимальна. С первого выхода узла 16 новые значения p, j = 1,J поступают на вход узла

17. С второго выхода узла 16 сумма квадратов отклонений по всем строкам поступает на узел 18 сравнения, Если входная величина узла 18 меньше порогового значения, которое заранее вычисляется и заносится, как константа, в узел 18, то с выхода этого узла в узел 17 поступает сигнал окончания процедуры уточнения оценок фазы, и с первого выхода узла 17 величины у поступают в блок 12 хранения корректировочной таблицы. Если сигнал на входе узла 18 превышает пороговый уровень, узел 17 передает значения р на втсрой вход узла 14, по которым вычисляе-ся очередное значение матрицы Z, В рабочихизмерениях,выполняемых по мере формирования корректировочной таблицы р,щ, в узле 12, в

1 .г показания блока 5 с, едящего измерения фазы вводятся n"эправки в соответствии с таблицей Я., щ . В ",.ëó÷àå, когда р не

1 попадает в узлы таблицы, таблица интерполируется. Скорректированное значение приращения фазы, умноженное на масштабный множитель, переводится в значение удлинения.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее интерферометр, оптически связанную с ним и предназначенную для расположения поперек интерференционных полос линейку фотоприемников и последовательно подключенные к ней блок аналого-цифрового преобразователя, блок фильтрации и блок следящего измерения фазы ф =.регулярной

i, интерференционной картины, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений, оно снабжено камерой с изменяемым давлением, в которую помещается интерферометр, и подключенными к выходу блока следящего измерения фазы рР блоком улраелениа даелением а камере и последовательно соединенными блоком формирования корректировочной таблицы и блоком введения поправок в блок следя щего изме рения фазы, первый вход блока формирова1679188 ния корректировочной таблицы соединен с выходом блока следящего измерения фазы, . входом„блока управления давлением в камере и первым входом блока введения поправок в блок следящего измерения фазы, второй вход блока формирования корректировочной таблицы соединен с входом блока фильтрации, третий и четвертый входы блока формирования корректировочной таблицы соединен с вторым и третьим выходами блока управления давлением в камере соответственно, первый, второй и третий выходы блока формирования корректировочной таблицы подключены к второму, третьему и четвертому входам блока введения по5 правок в блок следящего измерения фазы соответственно, первый выход блока управления давлением в камере осуществляет контроль за управлением давления в камере, а выход блока введения поправок в

10 блок следящего измерения фазы является выходом устройства,