Патент ссср 411374
Иллюстрации
Реферат
"4ll374
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 28.XI 1,1971 (№ 1730205/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 15.1.1974. Бюллетень № 2
Дата опубликования описания 16Л .1974
М. Кл. G 01p 15/08
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий
УДК 531.768(088.8) Ав горы изобретения
Э. П. Страшинин и И. А. Иваб
Институт электродинамики АН Украинской ССР
Заявитель
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ
Изоорстспис относится к измерительной технике.
Известны фотоэлектрические устройства для измерения угловых ускорений, содержащие чувствительный элемент, выполненный в виде инерционного кольца, укрепленного с помощью упругих связей к контролируемому валу, растровые решетки, одна из которых жестко связана с инерционным элементом, а другая — с контролируемым валом, конденсор, осветитель и приемник светового потока.
Предлагаемое устройство позволяет повысить пороговую чувствительность и точность, а также уменьшить пульсационные помехи.
Это обеспечивается тем, что в нем осветитель и приемник светового потока выполнены кольцевыми, установлены соосно с контролируемым валом и с возможностью возвратнопоступательного перемещения вдоль его оси, решетки нанесены на боковых поверхностях также соосных валу прозрачных цилиндров, одна из торцовых поверхностей которых коническая, а вторая — перпендикулярна к оси вала.
На фиг. 1 изображено предлагаемое фотоэлектрическое устройство, общий вид; на фиг. 2 — сечение по А-А на фиг. 1.
Фотоэлектрическое устройство для измерения угловых ускорений выполнено в виде двух отдельных частей, расположенных симметричпо по отпошепшо друг к другу. Вращающаяся часть устройства при помощи полумуфты или основания 1 крепится к контролируемому объекту (на чертеже не показан) и включает в себя чувствительный элемент, выполненный в виде инерционного кольца 2, укрепленного с помощью четырех упругих стержней 3 к центральной втулке, жестко связанной с валом основания 1. Для преобразования величины уг1о лового смещения инерционного кольца 2, пропорциональной действующему ускорению, в величину светового потока, по его периметру размещена и жестко связана с ним цилиндрическая растровая решетка 4. Растровая решетка 5, укрепленная при помощи корпуса 6 и винтов 7 к основанию 1, расположена концентрично по отношсьппо к решетке 4 и образует с ней обтюрационное сопряжение, т. е. сопряжение с одинаковым шагом и направлением штрихов. Штрихи у растровой решетки 4 нанесены механическим способом на внешней, а у решетки 5 — на внутренней цилиндрических поверхностях. Ширина штрихов и зрачков одинакова (один угловой градус) и определяется диапазоном измерения при аналоговом преобразовании. Растровые решетки 4, 5 изготовлены из оптического оргстекла со скошенными под углом 45 торцовыми зеркальными поверхностями и с целью устранения влияния полутеней, снижающих линейность и точность преобразования, расположены на возможно более близком расстоянии друг от друга (в разработанном устройстве зазор между решетками равен 1 мм). Рядом с вращающейся частью и симметрично ей расположена неподвижная часть устройства, содержагцая кольцевые осветитель 8 и приемник 9 светового потока, оптическую систему 10, источник излучения 11 и фотоприемник 12. Приемник 9 светового потока прикреплен ко втулке 13, которая крепится к внутренней поверхности кольцевого осветителя 8, и расположен в корпусе 14. К последнему с помощью резьбового соединения укреплен корпус осветителя 15 с источником излучения 11 и сферическим рефлектором 16.
Фотоприемник 12 (например, кремниевые фотод иодь«типа ФД-7к, ФД-9к и т. п.) с помощью чувствительной поверхности, равной площади выходного зрачка кольцевого приемника 9 светового потока, укреплен во втулке
13. Кольцевые осветитель 8 и приемник 9 светового потока изготовлены из оптического оргстекла с отражающими коническими поверхностями, образующие которых наклонены к их осям под углом 45 . Оптические оси осветителя 8 и приемника 9 совпадают с осью ol«тнческой системы 10. С целью уменьшения потерь и рассеивания светового потока поверхности растровых решеток 4, 5, кольцевых осветителя
8 и приемника 9 полируются и их нерабочие поверхности покрываются тонкич«слоем серебра или алюминия. Установка пуля фотоэлектрического устройства осуществляется вращением корпуса 6 вместе с решеткой 5 относительно вала основания 1, с которым жестко связан чувствительный элемент 2.
Описанное устройство работает следующим образом. . Световой поток, излучаемый источником излучения 11, расположенным в фокальной плоскости оптической системы 10, направляется параллельным пучком на входной зрачок кольцевого осветителя 8 и, отразившись от зеркальных конических поверхностей 17, 18, направляется в виде светового кольца на копическую отражающую поверхность 19 растровой решетки 5. При отсутствии углового ускорения непрозрачные штрихи растровой решетки 5 перекрывают зрачки растровой решетки 4 (непрозрачные штрихи решетки 5 несколько больше зрачков решетки 4, ввиду отличия диаметров), и в идеальном случае на зеркальную поверхность 20 растровой решетки
4 и фотоприемник 12 световой поток пе поступает. Когда же действует угловое ускорение растровая решетка 4, закрепленная по периметру инерционного кольца 2, смещается отно. > сительно решетки 5, и на зеркальную коническую поверхность 20 попадет кольцевой поток света, который после отражения от зеркаль« .«;In конических поверхностей 20, 21 и 22 поступает на фотоприемник 12. Величина подаю1««щего на фотоприемпик 12, светового потока пропорциональна относительному смещению растровых решеток 4 и 5, т. е. действующему угловому ускореншо. Выходной сигнал фотоnpnei«I«I«I
Модуляция светового потока осуществляет о ся запиткой источника излучения 11 однополупериодным переменным напряжением (при запитке оптической лампочки СЦ-77 однополуперподным напряжением 200 гц глубина модуляции светового потока составляет более
2с,0%) .
Частоту модуляции и полосу пропускания избирательного усилителя выбирают исходя из ,астоты изменения измеряемых ускорений и частоты собственных колебаний чувствительного элемента.
Предмет изобретеnH«I
Фотоэлектрическое устройство для измереч5 пия угловых ускорений, содержащее чувстви«ель««ь«й элемент, выполненный в виде инерционного кольца, укрепленного с помощью упругих связей к контролируемому валу, растровые решетки, одна из которых жестко связапа с инерционным элементом, а другая — с контролируемым объектом, конденсор, осветитель и приемник светового потока, о тл и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения пороговой чувствительности и точности, а также у сн«ьшсш«я пульсационных помех, осветитель и приемник светового потока выполнены кольцевыми, установлены соосно с контролируемым валом и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль его оси, решетки нанесены па боковых поверхностях также соосных валу прозрачных цилиндров, одна нз торцовых поверхностей которых коническая, а вторая — перпендикулярна к оси вала, 411,374
1б
Составитель В. Жилейкина
Техред Л. Богданова
Редактор М. Андреева
Корректор Е. Миронова
Заказ
Типография, пр. Сапунова, 2
1110/3 Изд. ¹ 1179 Тираж 678 Подписное
Г1НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5