Устройство для измерения малых угловых смещений объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ УГЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее оптически связанные и последовательно установленные источник оптического излучения, связываемый с исследуемым объектом, светопровод и два фотоприекмике, элемент ИЛИ и счетчик импу|1ьсов, соединенный с ним, ВЫХОДЫ фотоприемииков соединены с ВХОДОМ элемента ИЛИ., отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено двумя дифференцирующими блоками и сглаживающим фильтром, соединенным с выходами последних, счетчик импульсов выполнен реверсивным, a фотоприемники - в виде линейных фотопотенциометров, выходы которых соединены с входами соответствующих дифференцирующих блоков, выход сглаживающего фильтра соединен с уп- , равляющим ВХОДОМ счетчика. . а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОИ ЛИОНЕ

РЕСПУБЛИК

3ур C 01 В .11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,.;.. .! г, Н *ETOPCNOMV СВИДИтИП.Ство

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ (21) 3340294/18-28 (22) 21.09.81 (46) 23.03.83. Бюл. М 11 (72) В.В.Ефимов, А.А.Винокуров, О.Л.Иедведев и В.Б,Титов (53) 531.7(088.-3) (56) 1. Авторское свидетельство

СССР и 200166, кл.. C 01 В 11/26, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

11 731353, кл. G 01 B 11/26, 1977 (прототип) ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

МАЛЫХ УГЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ ОЕЪЕКТА, со-, держащее оптически связанные и последовательно установленные источник оптического излучения, связываемый

„„ЯО„„1006910 A с исследуемым обьектом, светопровод и два фотоприемника, элемент ИЛИ и счетчик импульсов, соединенный с ним, выходы фотоприемников соединены с входом элемента ИЛИ., о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расаирения функциональных возможностей, оно снабжено двумя дифференцирующими блоками и сглаживающим фильтром, соединенным с. выходами последних,. счет-. чик импульсов выполнен реверсивным, а фотоприемники - в виде линейных фотопотенциометров, выходы которых соединены с входами соответствующих дифференцирующих блоков, выход сглаживающего фильтра соединен с уп-, а равляющим входом счетчика.

1 1006

Изобретение. относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано преимущественно для измерения малых угловых смещений объектов. S

Известно устройство для измерения малых угловых смещений объекта, содержащее оптически сопряженные зеркало, закрепленное на объекте контроля, и жестко связанные между собой 10 источник когерентного излучения, плоское зеркало и регистрирующий блок, выполненный в виде зрительной трубы

11).

Недостатком данного устройства яв.1S .ляются низкие производительность и точность измерения, так как ведется визуальная настройка и оценка точности результатов измерения.

Наиболее близким к изобретению по 20 технической сущности является ,устройство для измерения малых ,угловых смещений объекта, содержащее оптически связанные и последовательно установленные источник .оптического излучения, связываемый с исследуемым объектом, светопровод и два фотоприемника, элемент ИЛИ и счетчик импульсов, соединенный с ним выходы фотоприемников соединены с 1ур входом элемента ИЛИ 1 2).

Недостатком известного устройства яBllRloTcR небольшие функциональные возможности, так как устройство нечувствительно к изменению направления углового перемещения объекта.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения малых угловых смещений объекта, содержащее оптически связанные и последовательно установленные источник оптического излучения, связываемый с исследуемым объектом, светопровод и два фотоприемника, элемент ИЛИ и счетчик импульсов, соединенный с ним, вы" ходы фотоприемников соединены с входом элемента ИЛИ, снабжено двумя дифференцирующими блоками и сглаживающим фильтром, соединенным с выходами последних счетчик импульсов выпол-.

1 нен реверсивным, а фотоприемники - в виде линейных фотопотенциометров, выходы которых соединены с входами соответствующих дифференцирующих блоков, выход сглаживающего фильтра соединен с управляющим входом счетчика

910 2

На фиг. 1 представлена олок-схема устройства; на фиг.2 - схема устройства, поясняющая зависимость между геометрическими параметрами устройства; на фиг. 3 и 4 - графики зависимостей напряжения на выходах фотоприемников от изменения углового положения объекта; на фиг. 5 - график изменения напряжения на выходе элемента ИЛИ; на фиг. 6 - график изме-нения напряжения на выходе сглаживающего фильтра; на фиг. 7 и 8 - графики изменения напряжения, на выходе сглаживающего фильтра соответственно в зависимости от увеличения или уменьшения угла поворота, объекта.

Устройство для измерения малых угловых смещений объекта состоит из установленных последовательно источника 1 оптического излучения, связываемого с исследуемым объектом, свето провода 2, фотоприемников в виде линейных фотопотенциометров 3 и 4 элемента ИЛИ 5, -счетчика импульсов в виде реверсивного счетчи.ка 6, дифферен4Ьрующих блоков 7 и 8 и сглаживающего фильтра 9.

Устройство работает следующим образом.

Луч света от источника I оптичес; кого излучения, жестко связанного с . контролируемым объектом, под определенным углом входит в светопровод 2.

Многократно отразившись от его боковых поверхностей, луч попадает на один из фотоприемников в виде линейных фотопотенциометров З,или 4, сигнал с которого поступает в два каналасигнал через элемент ИЛИ 5 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 6 импульсов и через дифференцирующие блок 7 и сглаживающий фильтр 9 - на управляющий вход реверсивного счетчика 6. При угловом cMBt;

1 щении объекта в плоскости измерения, а вместе с ним и источника 1, изменяется угол входа луча в торец светопровода 2, что приводит к изменению числа внутренних отражений в нем и такому же изменению направления выходящего луча фиг.2 ). При изменении числа внутренних отражений луча от поверхностей светопровода

2 на единицу, луч будет переходить с одного на другой фотопотенциометр 3 или 4. При дальнейшем изменении (в данном случае увеличении) угла ot входа луча в светопровод напряжение на выходах фотопотенциометров будет из3, 10069 меняться Фиг.3 и ). В случае умень- шения угла сь амплитуда, импульсов на выходах фотопотенциометров 3 и 4 не будет увеличиваться, Так как выходы фотопотенциометров 3 и 4 подключены на входы элемента ИЛИ 5, то с выхода элемента ИЛИ 5 на счетный вход реверсивного счетчика 6 будет поступать последовательность импульсов фиг.5). Таким образом, на выходе ре-е версивного счетчика 6 будет величина,, 1 .пропорциональная количеству поступивших с фотопотенциометров 3 и 4 импульсов, число которых пропорционально количеству внутренних отра- 1у жений луча источника 1 от поверхностей светопровода 2, последнее находится в следующей зависимости от угла смешения объекта:

n — tgd,, где n.- число внутренних отражений

«я луча от поверхностей светопровода;

1 - длина светопровода; диаметр светопровода; М с - угол смещения объекта с установленным на нем источни, ком.

В то же время для определения фазы углового смещения объекта сигнал с фотопотенциометров 3 и 4 поступает .и на дифференцирующие блоки 7 и 8. В случае увеличения угла of, напряжение на выходе дифференцирующих блоков 7 . и 8 будет. изменяться и поступать на вход фильтра 9. После преобразования!

О 4 напряжения в сглаживающем фильтре 9 на управляющий вход реверсивного счетчика 6 поступает напряжение одной по/ лярности. Увеличению угла о4 соответ- . ствует положительная полярность напряжения на выходе фильтра 9 14 иг."7). уменьшению угла - отрицательная по-: лярность (Фиг.8). При поступлении на счетный вход реверсивного счетчика 6 элемента ИЛИ 5.и наличии потенциала положительной полярности. на управляющем входе показания реверсивного .счетчика 6 увеличиваются пропорционально увеличению угла смещения объекта, если же на управляющий вход реверсивного счетчика 6 подается потенциал отрицательной полярности, показания счетчика.6 уменьшаются.

Таким образом, за счет снабжения устройства двумя дифференцирующими блоками и фильтром и выполнения фотоприемников в виде реверсивного, рас" ширятся функциональные возможности устройства для измерения малых угловых смещений Вбъекта, так как, в частности, при изменении. углового положения объекта в одном направлении изменение числа внутренних отражений луча в световоде суммируется.

Если направление углового смещения стало обратным, то счетчик пе.реводится в режим вычитания, чем и учитывается как величина, так и направление углового смещения контролируемого объекта.

1006930

8НИИПИ Заказ 2195!62 Тираж 600 Подписное . филиап ППП "Патент" г, Ужгород ул, Проектная, 4