Автоколлимационное фотоэлектрическое устройство

Автоколлимационное фотоэлектрическое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1 ) Дополнительное к авт. свид-ву-(22) Заявлено 2307.80 . (21) 29б3040/18-28 с присоединением заявки М2Р М Кп з 01 В 21/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.1082. Бюллетень йо 39 (Щ УДК 531 7 (088. 8) Дата, опубликования описания 23. 10 . 82 а

{72) Авторы изобретения

В,.Л.Фрадкин, А.М.Жилкин, А.Е.Здобников.,В.A.Илрюкцн, и A.Ê.Èîâøåâ

Ь (71) Заявитель (54) АВТОКОЛЛИМАЦИОННОЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углового поворота объектов в приборостроении и машиностроении.

Известен фотоэлектрический автоколлиматор, состоящий из генера тора импульсов, имеющих два выхода для противофазных сигналов, двух источников света, предметного растра, состоящего из двух сдвинутых на половину периода растра частей, каждая из которых освещается одним из источников света, расположенного в фокальной плоскости объектива вне его 15 оптической оси отражателя, анализирующего растра, расположенного сопряженно с предметным растром, двух фотоприемников, светоделителя аналогоцифрового преобразователя, регистров 20, и схемы вычитания (1).

Недостатком данного устройства является невысокая точность за счет сложности построения и юстировки растровых систем и сложности сопоставления получаемых. изображений с помощью оптической системы.

Наиболее .близким к.изобретению по технической сущности и достигаемому результату является автоколлимационное фотоэлектрическое устройство, содержащее источник света и установленные по ходу светового луча конденсор, светоделитель, щелевую диаф- рагму, модулятор-компенсатор, в виде полупрозрачного зеркала, установленного на пьезокерамическом вибраторе и фотоприемник, усилитель мощности, фазовый детектор и регистратор (21.

Недостатки известного устройства следующие.йьезокерамический вибратор биморф представляет собой высакодобротную электромеханическую колебательную систему,, обладающую некоторой (основной) резонансной частотой f ., Наиболее экономичной является ра-. бота биморфа на резонансной частоте, но при наличии внешнего генератора: напряжения, что имеет место в известном устройстве, этот режим работы обеспечить. нельзя т.е. температурные уходы частоты генератора и резонансной частоты биморфа будут приводить к значительным изменениям амплитуды и фазы колебаний и, следовательно, к погрешностям в измерении угла. Поэтому в известном устройстве генератор возбуждающего напряжения

;должен работать либо на частоте значительно более низкой, чем частота

968614 либо значительно более высокой.

И в том и в другом случае амплитуда подаваемого с генератора напряжения для получения необходимой амплитуды колебаний биморфа должна быть примерно в а раз (т.е. в 50-100 раз) 5 больше, чем при работе на резонансе.

Кроме того, при понижении рабочей . частоты снижается быстродействие системы, а при ее значительном повышении возрастают потери, связанные 10 с собственной емкостью биморфа.Значительная величина возбуждающего

)напряжения, которую нужно получить с генератора, приводит к трудностям при стабилизацин амплитуды этого напряжения, а невысокая температурная стабильность частоты низкочастотных генераторов приводит к появлению до,полнительных погрешностей при,измерении углов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено автогенератором частотно-задающим элементом которого является модуляторкампенсатор, фотоприемник, усилитель мощности, фазовый детектор :,и регистратор соединены последовательно, а автогенератор включен между выходом и.вторым входом фазового детектора. 30

На фиг. 1 дана схема автоколлимационного фотоэлектрическот о устройства; на фиг. 2 — блок-схема электронной части, предлагаемого устройства. 35

Ус ройство состоит из фотоэлектрической автоколлимационной насадки 1, смонтированной в корпусе 2 зрительной трубы и электронного измерительного блока. Насадка включа- 40 ет в себя модулятор-компенсатор, состоящий из полупрозрачного зеркаГ ла 3; укрепленного на пьезокерамическом вибраторе 4 (биморфе ), который соединен с корпусом насадки г при45 помощи. элемента 5 закрепления, и узла подсветки, включающего в себя источник 6 света, конденсатор 7, светоделитель 8, фотоприемник 9 и щелевую.диафрагму 10. Связь устройства с объектом исследования осуществляется эа счет светового потока, отраженного от зеркала 11 связываемого с этим объектом. Закрепление . насадки на зрительной трубе сохраняет ее визуальную систему (сетка 12 и окуляр 13), что позволяет визуально контролировать автоматический режим работы насадки.

Электронный измерительный блок б0 состоит из связанных с фотоприемником 9, усилителя 14 мощности, фазового детектора 15, автогенератора 16, частотнозадающим элементом которого является биморф 4. Результат измере-, ния угла фиксируется регистратором 17.

Устройство работает следующим образам.

При включении электронного измерительного блока автогенератор 16., составной частью которого является биморф 4, самовозбуждается на резонансной частоте биморфа 4, в результате чего к биморфу 4 прикладывается переменное напряжение и он начинает колебаться. Одновременно начинает колебаться и закрепленное на биморфе 4, полупрозрачное зеркало 3. Амплитуду колебаний полупрозрачного зеркала 3 устанавливают такой, чтобы амплитуда колебания изображения щели 10 не превышала половины ее ширины. Вследствие этого полупрозрачное зеркало 3 создает колебания как прямого луча от источника 6 света, так и луча, отраженного от зеркала 11, связанного с объектом исследования. В результате сканирования изображения щели 10 на фотоприемник 9 попадает модулированный по интенсивности световой поток и на выходе фотоприемника 9 возникают соответствующие электри;ческие сигналы. Если плоскость измерительного зеркала 11 перпендикулярна к оптической оси автоколлиматора, то амплитуда первой гармоники напряжения на выходе фотоприемника 9 рав на нулю. При повороте зеркала 11 относительно этого положения амплитуда первой гармоники возрастает пропорционально углу поворота, причем между двумя противоположными направлениями отклонения зеркала 11 сдвиг фазы электрических сигналов на выходе фотоприемника 9 (для первой гармоники ) составляет 180о Напряжение с выхода фотоприемника 9 усиливается усилителем 14 мощности, настро-. енным на первую гармонику (сйгнала и: поступает на фазовый детектор 15, на второй вход которого в качестве опорного подается напряжение с автогенератора 16. Постоянное напряжение с выхода фазового детектора 15 подается в качестве компенсирующего. напряжения на биморф 4 и одновременно на регистратор 17. Таким образом, устройство в целом представляет собой систему, автоматически отслеживающую угол поворота зеркала 11 за счет по ворота полупрозрачного зеркала 3 под воздействием компенсирующего напряжения, поступающего с выхода фазового детектора 15 на биморф 4.

Наличие в электронном измерительном блоке автогенератора позволяет модулятору-компенсатору устойчиво работать на его собствениых резонансных частотах, что снижает потребляемую мощность в 5-10 раз, как

968614

Формула .изобретения

Фиа!

9иаЕ

ВНИИПИ Заказ 8143/67 Тираж 614 DD HHcHoe Ъ

Филиал ППП Патент r ужгород ул Проектная 4 следствие этого, уменьщает темпера- турный дрейф системы.

Автоколлимационное фотоэлектрическое устройство, содержащее источник света и установленные по ходу светового луча конденсор, светоделитель, щелевую диафрагму, моду- 10 лятор-компенсатор в виде полупрозрач° ного зеркала, установленного на пьезокерамическом вибраторе, и фотоприемник, усилитель мощности, фазовый детектор и регистратор, о т л и ч а ю- 15 щ е е с я .тем, что, с целью повыI шения точности измерений, оно снабже" но автогенератором, частотно-.задающим элементом которого является модулятор-компенсатор, фотоприемник, усилитель мощности, фазовый детектор, и регистратор соединены последовательно, а автогенератор включен между выходом и вторым входом фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 731283, кл. G 01 В 21/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 451039, кл. 0 !02 В 27/30, 1970 (прототип), I