Преобразователь линейного перемещения

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕ1ЧЕНИЯ, содержащий последовательно установленные источник оптического излучения, коллиматор, акус тический модулятор, электрический вход которого подключен к генератору , измерительный растр и фотоприемный блок, о т л и ч а ющи и тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем между коллиматором и измерительным растром установлен второй акустический модулятор так, что дифракция пучка лучей -может быть осуществлена одновременно на двух ультразвуковых волнах, распространяющихся в модуляторах, в противоположных направлениях, приэтом Q каждый из модуляторов оптически связан с соответствующим участком W одной и той же группы штрихов растра

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (1!)

X50 и 01 а 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 3371083/40-23 (22) 18.12.81 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) Б.М.Потапов, A.Ñ.Áåðíøòåéí, В.A.Âîðîáüåâ, И.A. Смирнова и В.A.Õèðóíöåâ (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени автомобильно-дорожный институт и Московский ордена

Трудового Красного .Знамени станко,строительный институт (53) 621.373.534.8(088.8) .(56) 1. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред.Л.Н.Прес..нухина. М., Машиностроение, 1974, с.203-207.

2. Авторское свидетельство СССР

М 721669, кл. 01 В ll/00, 1980 (прототип). (54 ) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕИНОГО

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий последовательно установленные источник оптического излучения, коллиматор, акустический модулятор, электрический вход которого подключен к генератору, измерительный растр и фотоприемный блок, о т л и ч а ю щ и и с .:я . тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем между коллиматором и измерительным растром установлен второй акустический модулятор так, что дифракция пучка лучей может быть осуществлена одновременно на двух ультразвуковых волнах, распространякщихся в модуляторах, в противоположных направлениях, при этом д каждый из модуляторов оптически ® связан с соответствующим участком одной и той же группы штрихов растр

1068700 ческих растров, поскольку контрастность этих растров падает с увеличением йомера плоскости локализации.

Для уменьшения влияния рассеянного света могут быть введены апертурные диафрагмы перед Фотоприемным < устройством.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения координат треков микрочастиц на фотоснимках.

Известны фаэовые растровые преоб- 5 разователи перемещения, содержащие источник света, электромеханический модулятор, измерительный растр и фотоприемный блок Cl j.

Наиболее близким к изобретению I0 по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь линейного перемещения, содержащий последовательно установленные источник оптического излучения, коллиматор, акустический модулятор, электрический вход, которого подключен к генератору, измерительный растр и фотоприемный блок.

Оптический блок формирует два световых пучка, освещакщих две различные системы штрихов измерительного растра, расположенные вдоль направления перемещения (2).

Недостатком известного устройства является наличие систематической погрешности преобразования, возникающей вследствие неточного нанесения штрихов растра.

Целью изобретения является повышение точности преобразования. 30

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе линейного перемещения, содержащем последовательно установленные источник оптического излучения, коллиматор, акустический 35 модулятор, электрический вход которого подключен к генератору, измерительный растр и фотоприемный блок, между коллиматором и измерительным растром установлен второй акустоопти-40 ческий модулятор так, что дифракция пучка лучей может быть осуществлена одновременно на двух ультразвуковых волнах,.распространяю.,ихся в модуляторах в противоположных направлениях,4> при.этом каждый иэ модуляторов оптически связан с соответствующим участком одной и той же группы штрихов растра.

На фиг..l представлена схема преобразователя линейного перемещения; на фиг. 2 и 3 †.варианты выполнения акустического модулятора с возбужденными в нем ультразвуковыми волнами.

Преобразователь линейного перемещения содержит последовательно распо-55 ложенные осветитель, состоящий из источника 1 света, конденсатора 2, диафрагмы 3, коллимирукщей линзы 4, двухканальный акустооптический модулятор 5, s расположенных один над 60 другим каналах которого распространяются во встречном направлении по одной бегущей ультразвуковой волне,возбужденных генератором 6. Далее расположен измерительный растр 7 и 65 фотопРиемное устройство 8, содержащее линзы 9 и 10 н фотоприемники

1l и 12. В световых пучках 13 и 14 точкой и крестиком указаны направле-. ния движения акустооптического растра к наблюдателью и от наблюдателя, соответственно. На фиг. 2 и 3 обозначены пьеэоизлучатели 15 и 17, отражатель 18, поглотители 19 — 21.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 собирается конденсатором 2, проходит через диафрагму 3 и коллимируется линзой 4. . Параллельный пучок света пересекает акустооптический модулятор 5, s котором распространяются одна над другой бегущие в противоположных направлениях ультразвуковые волны с длиной Л . Такие волны можно возбудить с помощью одного пьезоизлучателя 15, отражателя 18 и поглотителя

19 или использовать два пьезоизлучателя 16 и 17 и два поглотителя 20 и 21. В результате модуляции волнового фронта светового пучка каждой из ультразвуковых волн возникают два набора световых пучков — дифракционных порядков. При распространении этих порядков под различными углами друг.к другу меняются фазовые соотношения в пучках,.что приводит к.возникновению двух амплитудных акустооптических растров с шагом

S =-+,,движущихся со скоростью распространения ультразвука в противоположиых друг другу направлениях.

Направления штрихов этих акустооптических растров совпадают, а расположены они один под другим. Плоскости локализации как одного, так и другого акустооптического растра повторяются с периодом h !3, где Л - длина

2 световой волны, а первая плоскость

-локализации отстоит от ультразвуковой волны на расстоянии Л2/2я.

После сопряжения акустооптических растров, движущихся в противоположные стороны, с одним и тем же набором штрихов измерительного растра 7 образуются два модулированных. световых пучка. Эти пучки собираются линзами 9 и 10 и преобразуются фотоприемниками 11 и 12 в электрические сигналы ультразвуковой частоты, фазы которых изменяются в противоположные стороны при перемещении измерительного растра 7.

Целесообразно устанавливать изме= рительный растр 7 в одной из первых. плоскостей локализации акустоопти1068700

Фиг. Я.

Фиг..У

Составитель О.фсовлева

Редактор Н.Лазаренко . Техред В.далекорей корректорИ.Эрдейи

Заказ 11444/3.3 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, использование акустического модулятора с двумя каналами с возможностью возбуждения в каждом иэ расположенных один над другим каналов по бегущей ультразвуковой волне позволяет. повысить точ- 5 нОсть преобразования перемещениефаза за счет использования одного и того же набора штрихов. При этом исключается составлякщая погрешности измерения, возникающая из-за того, 10 что оптические каналы разнесены по линии измерительного перемещения.

Эта составлякщая погрешности обусловлена неточностью нанесения. штрихов . измерительного растра, в результате 5 чего между осями оптических каналов укладывается различное числа штрихов при различных положениях измерительного растра. Также устраняется ограничение на повышение разрешающей спо-

20 собности, вызванное тем, что при увеличенин разрешающей способности устройства путем уменьшения длины ультразвуковой волны Л. плоскости локализации в квадратичной зависимости приближаются к акустооптнческому модулятору, попадая в зону расположения элементов оптического блока, что не позволяет осуществить сопряжение акустооптического и измерительных растров при небольших волнах A . !

В данном устройстве расстояние между акустическим модулятором и из« мерительным раствором может быть уменьшено до 1-г мм. При этом чувствительность можно повысить в 5-7 раэ.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения основан йа повышении точности и разрешакщей способности измерения и может быть определен в зависимости от вида и объема контролируемых изделий.