Фазовый способ измерения угловых и линейных

Фазовый способ измерения угловых и линейных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 16.IX.1968 (№ 1269930/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 03.lll.1970. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 9.IX.1970

Кл. 42Ь, 12/03.11ПК 6 Olb

УДК 531 717.1(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

В. И. Телешевский

Заявитель

Московский станкои..струментальный институт

ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЪ|Х И ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Известен фазовый способ измерения угловых и линейных перемещений, заключающийся в измерении фазы электрического сигнала, преобразованного из светового потока, при перемещении оптической шкалы измерителя.

При этом преобразование осуществляется по нескольким оптическим каналам, например двум или четырем, двухфазной системы.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что шкалу, представляющую собой прозрачное тело с возбужденной в нем бегущей ультразвуковой волной, освещают параллельным пучком модулированного по интенсивности светового потока, частота модуляции которого несколько отличается or частоты ультразвуковых колебаний. При этом фотопреобразователь размещают в фокальной плоскости наведенного на поле ультразвуковой бегущей волны объектива так, чтобы он преобразовывал переменную составляющую в одном из дифракционных максимумов в электрический сигнал разностной частоты, и по изменению его фазы судят о перемещении.

Такое выполнение повышает точность измерения, устраняет необходимость механической модуляции светового потока и уменьшает число оптических кайалов до одного.

Фазовый способ измерения угловых и линейных перемещений заключается в фотоэлектрической регистрации первичного изображения ультразвукового поля — картины дифракции.

По этому способу. рабочая поверхность фотоприемника располагается в фокальной и Ioскости объектива, наведенного на ультразвуковое поле. Из всего дифракционного спектра при помощи диафрагмы выделяется только один порядок, предпочтительнее нулевой. Как известно, освещенность в нулевом порядке модулирована с двойной частотой ультразвука. Перемещение измерительного элемен га системы приводит к изменению фазы персменной составляющей светового потока, падающего на фотопрнемник.

Для измерения сдвига фаз на более низких частотах по описываемому способу предусматривается освещать ультразвуковое поле амплитудно-модулированным световым потоком, частота модуляции которого отличает я от удвоенной частоты ультразвука на небольшую величину. Тогда в дифракционпом Iloрядке, регистрируемом фотоэлементом, появляется переменная составляющая светового потока, частота модуляции которого равна разностной частоте, а фаза — измеряемому фазовому сдвигу.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Она содержит измерительный и индикатор30 ный звукопроводы 1 и 2, в которы.; во взанм264704

Составитель Л. Тришина

Текрсд Л. Я. Левина

Корректоры: А. Николаева и В. Петрова

Редактор Фадеева

: аказ 1510,5 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 но противоположных направлениях распространяются бегущие ультразвуковые волны, возбуждаемые пьезоизлучателями 8 и 4 от генератора 5. Оптическая система состоит из конденсатора б, диафрагмы 7, объектива 8 и объектива 9, в фокальной плоскости которого образуется дифракционный спектр. Щелевой экран 10, расположенный в той же плоскости, выделяет нулевой дифракционный порядок.

Световой поток от дифракционного порядка попадает на фотонриемник 11, рабочая поверхность которого тоже лежит в плоскости экрана.

Для снижения частоты сигнала на фотоприемнике в оптическую схему вводится источник светового потока, яркость которого модулирована по амплитуде с частотой, близкой к двойной частоте ультразвука и отличающейся от нее на некоторую постоянную величину.

При линейном перемещении звукопровода 2 низкочастотный сигнал с фотоприемника 11 поступает на усилитель 12, а затем сравнивается по фазе..с сигналом опорного низкочастогного генератора 18 в фазовом демодуляторе

14. Полное число фазовых циклов регистрируется счетчиком 15, а часть фазового цикла — прибором lб.

Предмет изобретения

Фазовый способ измерения угловых и линейных перемещений, заключающийся в фотоэлектрическом преобразовании перемещения оптической шкалы или индикаторного элемента в сдвиг фазы с электрического сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и уменьшения числа оптических каналов до одного, шкалу, представляющую собой прозрачное тело с возбуж.денной в нем бегущей ультразвуковой волной, освещают параллельным пучком модулированного по интенсивности светового потока„ частота модуляции которого несколько отличается от частоты ультразвуковых колебаний, а фотопреобразователь размещают в фокаль20 ной плоскости наведенного на поле ультразвуковой бегущей волны объектива так, чтобы он преобразовывал переменную составляющую в одном из дифракционных максимумов в электрический сигнал разностной частоты, и по

25 изменению его фазы судят о перемещении.