Устройство для измерения угловой скорости объекта

Устройство для измерения угловой скорости объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и позволяет повысить точность измерений угловой скорости вращающихся деталей. Монохроматический поляризованный свет от источника 1 пропускают через вращающийся растровый диск (РД) 2 и направляют на неподвижную дифракционную щель (ДЩ) 3, ширина которой равна ширине прозрачного участка на РД 2. ДЩ 3 расположена за РД 2 в направлении распространения света. С помощью объектива 4 на экране 5 получают дифракционную картину. При совмещенном положении прозрачного промежутка РД 2 и ДЩ 3 слева и справа от оси симметрии дифракционной картины отсчитывают целое число экстремумом и измеряют в этих точках число экстремальных изменений дифракционной картины. При увеличении размера суммарного прозрачного промежутка от прозрачного промежутка РД 2 и ДЩ 3 используют левую часть дифракционной картины , а при уменьшении этого размера - правую часть дифракционной картины, что позволяет использовать наиболее информативные плечи дифракционной картины на выходе фотоприемников 8 и 9, установленных в области К-го экстремума дифракционной картины. Наблюдается гармонический сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости вращения исследуемой детали. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)1 G 01 P 03/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ВНЕС©р,."и g — !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4606368/10 (22) 21.11,88 (46) 07.10.91. Бюл. hh 37 (71) Алтайский политехнический институт им. И.И.Полэунова (72) Б.В.Старостенко, В.В.Никитин и

Д.Н.Протопопов (53) 531.776(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

М 115129, кл. G 01 P 03/68, 22.11.57.

Авторское свидетельство СССР

М 620889, кл. G 01 P 03/36, 09.11.76. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и позволяет повысить точность измерений угловой скорости вращающихся деталей, Монохроматический поляризованный свет от источника 1 пропускают через вращающийся растровый диск (РД) 2 и направляют на неподвижную дифракционную щель (ДЩ) 3, ширина которой равна ширине прозрачного участка на

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может найти применение в автоматических устройствах приборостроения, - машиностроения, станкостроения для измерения угловой скорости вращающихся деталей.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже изображено устройство, общий вид. Ж 1682933 А1

РД 2. ДЩ 3 расположена за РД 2 в направлении распространения света. С помощью обьектива 4 на экране 5 получают дифракционную картину, При совмещенном положении прозрачного промежутка РД 2 и ДЩ

3 слева и справа от оси симметрии дифракционной картины отсчитывают целое число экстремумом и измеряют в этих точках число экстремальных изменений дифракционной картины. При увеличении размера суммарного прозрачного промежутка от прозрачного промежутка РД 2 и ДЩ 3 используют левую часть дифракционной картины. а при уменьшении этого раэмера— правую часть дифракционной картины, что позволяет использовать наиболее информативные плечи дифракционной картины на выходе фотоприемников 8 и 9, установленных в области К-го экстремума дифракционной картины. Наблюдается гармонический сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости вращения исследуемой детали. 1 ил.

Устройство для измеоения угловой ско рости обьекта состоит из источника 1 монохроматического поляризованного света, механически связанного с валом исследуемой машины растрового диска 2 с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, неподвижной дифракционной щели 3, объектива 4, прозрачного экрана 5, точечных диафрагм 6.и 7, фотоприемников 8 и 9, коммутатора 10, измерителя 11. Ширина дифракционной щели 3 равна ширине про1682933

Поскольку прозрачный промежуток диска освещается, монохроматическим поляризованным пучком света, То при его совмещении с отверстием дифракционной

5 щели за ней наблюдается дифракционная картина, координаты минимумов которой описываются уравнением

10 где о — ширина прозрачного промежутка диска или дифракционной щели;h — расстояние между диском и дифракционной щелью;

15 р — угол между направлением распространения света и направлением на К-й минимум;

Х- длина волны света;

К вЂ” число минимумов, укладывающихся

20 в пределах угла при совмещении прозрачного промежутка диска и дифракционной щели, При движении прозрачного диска относительно щели суммарный прозрачный про25 межуток вначале увеличивается от О до t<, а затем уменьшается от to до О, а это значит, что в пределах угла р в зависимости от текущего значения размера суммарного прозрачного промежутка укладывается разное

30 число экстремумов от 1 до К. Значит при движении диска за время перемещения одного прозрачного промежутка относительно дифракционной щели произойдет 2К экстремальных изменений дифракционной

35 картины в точке наблюдения, расположенной под углом О, Тогда угловую скорость вращения диска можно определить из уравнения

40 а =2Л

М хМ п2К пК где M = m 2К вЂ” число зарегистрированных экстремумов за время измерения. Следо45 вательно точность измерения увеличивается в 2К раз. Число К выбирается произвольно в зависимости от выбранного угла наблюдения р, который определяется из выражения ю=2ëN

Если диск разделен на прозрачные и непрозрачные промежутки, тогда угловую скорость можно определить из уравнения то+ аrсslrl

2лгп

N=— и

55 зрачного участка на растровом диске 2, Дифракционная щель 3 установлена на пути распространения света после растрового диска 2 на расстоянии h or него. После щели

3 размещен объектив 4, который проецирует изображение дифракционной картины на экран 5. Точечные диафрагмы б и 7 установлены в области К-го экстремума справа и слева относительно оси, проходящей через . дифракционную щель 3 в направлении распространения света. За точечными диафрагмами установлены фотоприемники 8 и 9, Коммутатор 10 осуществляет управление прохождением сигнала с фотоп риемников 8 и

9 на измеритель 11 таким образом, что в каждый момент времени на измеритель 1.1 проходят сигналы только от одного фотоприемника.

При этом в каждый момент времени в работе задействован фотоприемник, считывающий информацию с наиболее информативного плеча дифракционной картины, В качестве фотоприемника, коммутатора и измерителя возможно применение любых известных устройств, удовлетворяющих технологическим требованиям конкретного процесса измерения.

Устройство работает следующим образом, При вращении растрового диска 2 происходит периодическое изменение ширины прозрачного промежутка, образованного неподвижной дифракционной щелью 3 и прозрачным участком на диске 2 в HBtlpBBлении распространения света. Он изменяется от to до О и обратно от О до to.

Изменение ширины этого промежутка приводит к изменению координат экстремумов дифракционной картины: при уменьшении промежутка она расширяется, а при увеличении промежутка сжимается, На выходе фотоприемников 8 и 9 наблюдается гармонический сигнал, частота которого прямо пропорциональна угловой скорости вращения исследуемой детали.

Если диск совершает N оборотов за секунду, то угловая скорость диска где m — количество зарегистрированных за время измерения прозрачных промежутков, 2tpsln p+ hsln2p+é 2iLК =О, Формула изобретения

Устройство для измерения угловой скорости объекта, содержащее источник монохроматического поляризованного света с длиной волны )„установленный на оптической оси, два фотоприемника, соединенных

1682933

q> = «. агсв1п (Составитель С.Юмашев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор В.Гирняк

Редактор Н.Бобкова

Заказ 3409 Тираж 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 со схемой обработки, и растровый диск с прозрачными участками, выполненный с возможностью закрепления на объекте и расположенный между источником света и фотоприемниками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено перегородкой с щелью и объективом, последовательно установленными на оптической оси между растровым диском и фотоприемниками, ширина щели равна ширине прозрачного участка растрового диска, а фотоприемники расположены симметрично относительно оптической оси на прямых, пересекающих оптическую ось в главной точке объектива под углом р, который определен выражением

5 где то — ширина прозрачного промежутка

10. диска и щели;

h — расстояние между диском и щелью;

К вЂ” целое число.