SU1113672A1

SU1113672A1 - Измеритель линейных перемещений

Info

Publication number: SU1113672A1
Application number: SU833587054A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Михайлович Аранчук; Вячеслав Григорьевич Беляев; Федор Григорьевич Дрик; Сергей Алексеевич Зубко; Александр Петрович Селюнин; Владимир Евгеньевич Карпов
Original assignee: Институт Прикладной Физики Ан Бсср
Priority date: 1983-02-21
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1984-09-15

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащий оптически св занные излучатель, полупрозрачное зеркало , фотоприемник с диафрагмой, блок усилител с фотоприемником, подключенные к фотоприемнику с диафрагмой, и индикаторное устройство, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений, он снабжен призмой типа БМ-90-90&deg;, расположенной по ходу пучка излучени от излучател так, что ее входна грань составл ет угол 45&deg; с направлением пучка, .а четыре других ее грани параллельны пучку, двум зеркалами, установленными напротив входной и выходной граней призмы так, что плоС кости зеркал параллельны сторонам соответствующих граней призмы, перпендикул рным направлению вход щего пучка излучени , вторым фотоприемником с диафрагмой, плоскость которой параллельна плоскости диафрагмы первого фотоприемника с диафрагмой , ориентированной щелью перпендикул рно плоскости падени пучка, отраженного от зеркала, установленного напротив входной грани призмы, а щель диафрагмы Q второго фотоприемника ориентирована параллельно плоскости падени пучка, отра- Л женного от другого зеркала, измеритель снаб- жен дифференциальным усилителем, входы которого подключены к фотоприемникам, а выход - к индикаторному устройству. . g

Description

Изобретение относитс к из мерите; ьной технике и может быть использовано, например , при вибрационных испытани х.

Известны измерители- линейных перемещений . Содержащие лазер и позиционно-чувствительный фотоприемник |1).

Однако измерители имеют невысокую точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам вл етс измеритель линейных перемещений , содержащий оптически св занные и.злучатель, полупрозрачное зеркало и фотоприемник с диафрагмой, блок усилител с фотоприемником, подключенные к фотоприемнику с диафрагмой, и индикаторное устройство (2).

Недостаток такосо измерител - невысока точность измерений, обусловленна погрещностью, вносимой некотролируемыми угловыми перемещени ми объекта.

Цель изобретени - повьнление точности измерений.

Цель достигаетс тем, что измеритель линейных перемещений, содержащий оптически св занные излучатель, полупрозрачное зеркало и фотоприемник с диафрагмой, блок усилител с фотоприемником, подключенные к фотоприемнику с диафрагмой, и индикаторное устройстр$о, снабжен призмой типа БМ-90-90°, расположенной походу пучка излучени от излучател так, что ее входна грань составл ет угол 45° с направлением пучка, а четыре других ее грани параллельны пучку, двум зеркалами, установленными напротив входной и выходной граней призмы так, что плоскости зеркал параллельны сторонам соответствуюнхих граней призмы , перпендикул рным Направлению вход щего пучка излучени , вторым фотоприемни ком с диафрагмой, плоскость которой параллельна плоскости диафрагмы первого фотоприемника с диафрагмой, ориентированной щелью г ерпендикул рно плоскости падени пучка, отраженного от зеркала, установленного напротив вход1гой ранн призмы, а щель диафрагмы второго фотоприемника ориентирована параллельно плоскости палени пучка , отраженного от другого зеркала, измеритель снабжен дифференциальным усилителем , входы которого подключены к фотоприемникам , а выход - к индикаторному устройству .

На чертеже изображена структурна схема измерител линейных перемещений.

Измеритель линейных перемещений содержит излучатель - лазер 1, фотоприемник 2 с диафрагмой 3, полупрозрачное зеркало 4, блок 5 усилител с фотоприемником 6 и индикаторное устройство 7. Кроме этого, измеритель содержит призму 8, например, типа БМ-90-9()°, расгголоженную по пучка излучени от лазера I так, что ее входна грань составл ет угол 45° с направлением нучка, а четыре других ее грани параллельны ему, зеркало 9, расположенное в пучке, отклоненном входной гранью призмы 5 8 так, что оно параллельно сторонам входной грани призмы 8, которые направлены перпендикул рно направлению пучка лазера 1. В пучке, отклоненном выходной гранью призмы 8, расположено зеркало 10 так, что оно параллельно сторонам выходной грани призмы 8, направленных перпендикул рно направлению пучка лазера 1. Пучки, отраженные зеркалами 9 и 10, падают на контролируемый объект II.

Оба пучка лучей отражаютс от контро5 лируемого объекта 11 в одной точке. Это достигаетс тем, что,первое зеркало 9, расположенное по ходу пучка излучени , отраженного от входной грани призмы 8, расположено параллельно сторонам а и b этой грани, которые направлены перпендикул рно направлению пучка лазера, а второе зеркало 10, расположенное по ходу пучка излучени , отраженного от выходной грани призмы 8, расположено параллельно сторонам с и d этой грани, которые направлены пер5 пендикул рно направлению пучка лазера и направлению сторон а и b входной грани призмы 8. При этом первое зеркало 9 может мен ть свой наклон относительно падающего на него пучка, остава сь параллельным сторонам айв входной грани призмы

8, а зеркало 10 может мен ть свой наклон относительно падающего на него пучка, остава сь параллельным сторонам с и d выходной грани призмы 8. Это позвол ет совместить оба падающих на контролируемый объект 11 пучка в одной точке на его поверхности .

В пучке, отраженном от зеркала 10 и контролируемого объекта И, расположен второй фотоприемник 12 с диафрагмой 13. Щель диафрагмы 13 параллельна щели ди0 афрагмы 3 фотоприемника 2, расположенного в пучке, отраженном от зеркала 9 и контролируемого объекта 1 1. Диафрагма 3 расположена так, что ее щель перпендикул рна плоскости падени пучка, отраженного от зеркала 9, а диафрагма 13 расположена так, что ее щель параллельна плоскости падени пучка, отраженного от зеркала 10.

Фотоприемники 2 и 12 подключены к входам дифференциального усилител 14, выход которого подключен к индикаторному уст0 ройству 7.

Оптический измеритель линейных перемещений работает следующим образом.

Лазер I располагаетс относительно контролируемого объекта I 1 так, чтобы в отсутствие призмы 8 пучок лазера падал нор5 мально поверхности контролируемого объекта 11 в измер емой точке. Пучок лазера 1 падает на входную грань призмы 8, например , типа БМ-90-90° и отражаетс ею так, что направление отраженного входной гранью пучка, например первого пучка, составл ет угол 90° с первоначальным направлением пучка лазера I. Часть излучени пучка лазера 1 проходнт через входную грань призмы 8 и отражаетс выходной гранью призмы 8 так, что направление отраженного пучка, например второго пучка, составл ет угол 90° с первоначальным направлением пучка лазера 1 и угол 90° с направлением первого пучка. Первый пучок отражаетс зеркалом 9 в измер емую точку на поверхности контролируемого объекта 11. Второй пучок отражаетс зеркалом 10 в ту же измер емую точку на поверхности контролируемого объекта И. Плоскости падени первого и второго пучков на контролируемый объект 11 взаимно перпендикул рны. При перемещении контролируемого объекта 1 отраженные от него первый и второй пучки перемещаютс относительно диафрагм 3 и 13 соответственно . Интенсивность излучени распределена по поперечному сечению лазерного пучка по закону Гаусса. Поэтому при перемещении, пучка поперек щели диафрагмы интенсивность прошедщего через нее излучени nojTyчает приращение, причем перемещение пучка относительно щели диафрагмы происходит в пределах линейного участка кривой Гаусса, что достигаетс выбором щирины щели диафрагмы d ,1г, где г - радиус пучка в плоскости диафрагмы. При перемещении пучка вддль щели диафрагмы интенсивность излучени , прошедщего через нее, не измен етс . Это достигаетс выбором длины щели диафрагмы d s 2--3г. При перемещении контролируемого объекта 11, сигнал на фотоприемнике 2 пропорционален сумме сигнала , обусловленного линейным перемещением контролируемого объекта 11, и сигнала , обусловленного его угловым перемещением в плоскости падени первого пучка, так как эти перемещени привод т к перемещению первого пучка поперек щели диафрагмы

3, а угловые перемещени контролируемого объекта 11 в плоскости падени второго пучка привод т к перемещению первого пучка вдоль щели диафрагмы 3 и не вызывают сигнала на фотоприемнике 2. Сигнал на фотоприемнике 12 пропорционален угловому перемещению контролируемого II в плоскости падени первого пучка, так как при этом второй пучок перемещаетс поперек щели диафрагмы 13. Линейное перемещение и угловые перемещени контролируемого объекта 11 в плоскости падени второго пучка привод т к перемещению второго пучка вдоль щели диафрагмы 13, что не вызывает сигнала на фотоприемнике 12. Сигналы с фотоприемников 2 и 12 поступают на входы дифференциального усилител 14, выходной сигнал которого пропорционален линейному перемещению контролируемого объекта, которое определ етс по показани м индикаторного устройства 7. Это по сн етс формулой

UBba UoA-bUoy-UA

где Цвьигсигнал на выходе дифференциального усилител 14;

Uon-составл юща сигнала на выходе

фотопрнеМника 2, обусловленна линейными перемещени ми контролируемого объекта И;

U ojj составл юща сигнала на выходе фотоприемника 2, обусловленна угловыми перемещени ми контролируемого объекта 11,

( д - сигнал

на выходе фотоприемнка 12.

Так как Uoy ид,то Ubbi« Uon. Оснащение измерител линейных перемещений расположенными указанным образом призмой БМ-90-90°, двум зеркалами, третьим фотоприемником с диафрагмой и дифференциальным усилителем позвол ет устранить погрешность, обусловленную угловыми колебани ми объекта и повысить точ ность измерений примерно в 3 раза.

Claims

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий оптически связанные излучатель, полупрозрачное зеркало, фотоприемник с диафрагмой, блок усилителя с фотоприемником, подключенные к фотоприемнику с диафрагмой, и индикаторное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен призмой типа' БМ-9О-9О⁰, расположенной по ходу пучка излучения от излучателя так, что ее входная грань составляет угол 45° с направлением пучка, .а четыре других ее грани параллельны пучку, двумя зеркалами, установленными напротив входной и выходной граней призмы так, что плоскости зеркал параллельны сторонам соответствующих граней призмы, перпендикулярным направлению входящего пучка излучения, вторым фотоприемником с диафрагмой, плоскость которой параллельна плоскости диафрагмы первого фотоприемника с диафрагмой, ориентированной щелью перпендикулярно плоскости падения пучка, отраженного от зеркала, установленного напротив входной грани призмы, а щель диафрагмы второго фотоприемника ориентирована параллельно плоскости падения пучка, отраженного от другого зеркала, измеритель снаб жен дифференциальным усилителем, входы которого подключены к фотоприемникам, а выход — к индикаторному устройству.

SU «.1113672