Устройство для бесконтактного измере-ния перемещений и вибраций об'ектов

Устройство для бесконтактного измере-ния перемещений и вибраций об'ектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ((((832350

И ЗОЗРЕТЕ Н ИЯ

Сеюз Советскнх

Соцналнстнческих

Республкк

К АВТОРСКО У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 16.07.79 (21) 2797035/1S-28 (51)М. КЛ; с нрнсоеднненнем заявки М (23) Приоритет

G 01 H. 9/00 йаударстееваМ кекитет

СССР аа дааев азобретеннй а открытка (53 ) УД К 5 34.29 (088.8) Опубликовано 23.05. 81 ° Бюллетень Рй 19

Дата опублнковання. описания(23.05.81 (72) Авторы изобретения

A. К. Полани, В. Е, Карпов,.А. С. Неь

Минский радиотехнический институт / .::,(-,";„ / (7I) Заявнтель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И BHEPAUHA ОБЪЕКТОВ (54 ) Изобретение относится к виброизмерй;: тельной технике, и может быть испольэо вано для измерения линейных перемещений диффузно отражающих объектов.

Известно устройство для бесконтактного измерения перемещений и вибраций объектов, содержащее источник монохроматического света, полупрозрачное зеркало, фокусируюший микроскоп, светофильтр, фотоэлектрический усилитель, уси-, литель низкой частоты и осциллограф fl)

Недостаток устройства - ограниченный динамический диапазон измерений..

Наиболее близким к .предлагаемому по технической сущности является усч)5 ройство для бесконтактного измерения перемещений и вибраций объектов, содержащее последовательно установленные и оптически связанные источник монохрома -. тического света, полупрозрачное зеркало и фокусируюший микроскоп, два фотааре абразователя, установленные по обе стороны полупрозрачного зеркала но ходу отраженных от него лучей света. и блок

2 вычитания электрических сигналов, входы которого подключены к выходам фотопреобраэователей (2J .

Недостатком указанного устройства является ограниченный динамический диапазон измерений смешений и вибраций объектов, обусловленный допустимым смещением поверхности иэ фокальной

Плоскости объектива фокусируюшего микроскопа и выходом амплитуды измеряемого смещения эа пределы линейного участка характеристики аналогового пресбразования (зависимости интенсивности отраженного от объекта пуча света от величины смещения объекта и фокальноной плоскости).

Цель изобретения — расширение динамического диапазона измерений перемещений объекта.

Указанная цель достигается тем, что устройство для бесконтактного измерения перемещений и вибраций объектов снабжено электромеханическим преобразователем, внутри которого закреплен

3 8323 фокусирующий микроскоп, в выход блока вычитания электрических сигналов подключен к электромеханическому преобразователю.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для бесконтактного измерения перемещений и вибрапий объектов ; на фиг. 2 — зависимость интенсивности страженного от объекта луча света от величины смещения объекта иэ фокальной (о плоскости, на фиг. 3 — характеристика электромеханического преобразователя.

Устройство содержит последовательно установленные и оптически связанные ис:точник 1 монохооматического света, (5 полупрозрачное зеркало 2 и фокусирующий микроскоп 3, два фотопреобраэователя 4 и 5, установленные по обе стороны полупрозрачного зеркала 2 по ходу отраженных от него гучей света, и блок 2п вычитания электрических сигналов, входы которого подключены к выходам фотопреобразователей 4 и 5, электромеханический преобразователь 7, внутри которого закреплен фокусирующий микрос коп 3, а выход блока с вычитания электр рических сигналов подключен к электрол еханическому преобразователю 7.

Устройство для бесконтактного измерения перемещений и вибрапий работает следующим образом.

Луч света источника 1 монохроматического излучения делится полупрозрачным зеркалом 2 íà gBB луча — oTpB}KBHHbIA и проходящий. Отраженный луч направляется на первый фотопреобразоватепь 4.

Проходящий луч фокусируется фокусирующим микроскопом 3 на поверхность исследуемого объекта. Отраженный объектом луч света направляется полупрозрачным зеркалом 2 на второй фотопреобразователь 5.

Сигналы с выходов первого и втсрого .фотопреобразователей 4 и 5 поступают на блок 6 вычитания .сигналов, f B выходе которого возникает разностный сигнал, который подается нв электромеханический преобразователь 7, осуществляющий перемещение фокусирую пего мик50 роскопа 3 в соответствии с этим сигналом.

При неподвижном объекте на выходах фотопреобразователей 4 и 5 имеется электрический сигнал, который соответст

55 вует собственному спектру источника 1 монохроматического света (лазерного излучения) — собственный шум его. В этот момент на выходе блэка 6 вычи50 тания сигналов величина разностного сигнала равна нулю.

При вибрации или сл".ещении исследуемого объекта (показан на фиг. 1 волнистой линией) происходит модуляция света, отраженного объектом луча, вследствие его расфокусирования и выходной сигнал второго фотопреобразователя 5 равен сумме двух сигналов— сигналу, соответствующему собственным шумам источника 1 и сигналу, модулированному объектом, в то время, KBK нв выходе и ервог о ф стоп реоб разов а те ля

4 имеется сигнал, соответствующий только coáñтвенным шумам источника 1.

Блок вь;читания сигналов С производит вычитание сигналов, полученных с первого и второго фстопреобразс1ватепя 4 и 5 вследствие чего на ьыходе блоKb вычитания имеется только сигнал, соответствуюп;ий нл. нл сп ы.ения объекта. Электрол. ехали еслий преобразователь

7 смещает фокуспруюций микроскоп 3 в соответствии с этим сигналом до попадания объекта в фокальную ппоскость.

Следовательно, электро "еханичьский преобразователь позволяет ствбплизироBB Tb положение Фокуса фоку-сирующего микроскопа 3 на исследуемом объекте эа счет его автомати-.есксгt. с.л UL ;åíèÿ синхронно с перемещенпел об.-ек1.-., .p поддерживает рабочую точку С lla середине линейного участка АВ характеристики зависил ости ) = $ (d ) анагогового преобразователя (фиг. 2). Получаемый электрический с игнап, прспоргиональный смещению объекта, свил ается = выхс:да бгока вычитания.

Кривая С зависимости J = Х () offределяет закон изменения интенсивности отраженного от сбъек а пуча света от вегичины cMBIIåf èff с объ:KTB из фсKBгьной плоскости. Кривая Э характеризует закон изменения амплитуды колебания исследуемого объекта. Эти изменения могут превьпдать линейный участок аналогового преобразования «а любую величину. Кривая (соответствует сигналу, подаваемому га эпектрол еханический преобразователь, Kcторый осуществляет смещение фокусирующего микроскопа 3 синфазно с перемещением объекта. Благодаря этол у рабочая точка все время находится в точке >, т.е. на середине линейного участка,4В, независимо от величины смен:ения объекта.

Необходимым условие.м дпя норма льпой работы устройсчва д ляется требова&32350 ние линейности электромеханической характеристики с1 - Х (L> ) электромеханического преобразователя 7 (фиг . 3), так как она определяет амплитудный диапазон преобразования смещения объе1 - - та в электрический сигнал. эффективность предлагаемого устрой ства обусловлена тем, что величина электрического напряжения, необходимая для устранения расфокусировки, вызываемой 1о смещением исследуемого объекта, являеч ся мерой и характеристикой этого смещения. A так как рабочая точка не выходит за пределы лйнейного участка зависимости 3 = х (сР ), достигается распи- 1S рение динамического диапазона измерений.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения перемещений и вибраиий объектов, содержащее последовательно установленные и оптически связанные источник моцохроматического света, но упрозрачноо зеркало и фокусирующий микроскоп, L1BA фотопреобразователя, установленны» по обе стороны полупрозрачного зеркала по ходу отраженных от него лучей света, и блок вь1читания электричесKBx сигналов, входы которого подключены к выходам фотопреобразователей, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с келью расширения динамического диапазона измерений, оно снабжено электромеханическим преобразователем, внутри которого зак» реплен фокусируюший микроскоп, а выход блока вычитания =-;ëeêò .пческих сигналов подключен к электромеханическому преобразователю.

Источники информнлии, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 355508, кл. 6 01 Н 1 3/00, 3 9 71.

2. Авторское свидетельство С.ССР по заявке )4 2620852, кл. C . ) Н 9/00, 1978 (прототип).

Фиг.

Составитель А. Шман

ЕЬдактор Н. Егорова Техред И.Асталош Корректор М. Коста

:-Ькаэ 3534/59 Тйраа 4 84, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Уигород, уп. Проектная, 4