Оптико-механическое устройство для измерения механических величин

 

ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ, ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ .ВЕЛИЧИН , содержащее последовательно расположенные осветитель, первичный преобразователь с установленным на нем отражателем, зеркальную систему, установленную неподвижно и выполненную из зеркал, образующих двугранные углы, и шкалу, отличающеес я тем, что, с целью повышения производительности измерения, два зеркала составляют двугранньй угол. меньший 180°, этих зеркал и третье зеркало составляют двухгранный угол, больший 180 ,и расположены так, что ребро этого угла проходит череэ оптическую ось устройства,углы между оптической осью устройства и отражаюощми . поверхностями зеркал выбраны из условия ft ft ft где И, - уго между оптической осью и крайним из трех зеркал, составляющим со средним зеркалом угол, больший 180 ; - угол между оптической осью и средним зеркалом; j- угол между оптической осью и крайним зеркалом, состав (Л ЛЯЮ1ЦИМ со средним зеркалом угол, меньший 180 , а шкала расположёна на линии, образованной точками пересечения осей с:етовых пучков, соответствующих одинаковым по абсолютному значению, но разным по знаку угловым отклоне4 05 ниям отражателя первичного преобразователя . сл 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I I

4(я) G 01 В 1.1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3585678/25-28 (22) 08.02.83 (46) 23.03.85. Вюл. И- 11 (72) И.А.Грейм, А.Г.Молчанов, В.В.Мышев и M.M.Ìüïïåâà (71) Пензенский политехнический институт (53) 531. 717 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ф t72499, кл. G 01 В 11/02,15.04.64.

2.Авторск6е свидетельство СССР

Ф 597922, кл. С 01 В 11/02,23.12.75 (прототип) . (54) (57) ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащее последовательно расположенные осветитель, первичный преобразователь с установленным на нем отражателем, зеркальную систему, установленную неподвижно и выполненную из зеркал, образующих двугранные углы, и шкалу, отличающее— с я тем, что, с целью повьппения производительности измерения, два зеркала составляют двугранный угол, меньший 1800, одно из этих зеркал и третье зеркало составляют двухгранный о угол, больший 180,и расположены так, что ребро этого угла проходит через оптическую ось устройства, углы между оптической осью устройства и отражающими. поверхностями зеркал выбраны иэ ус,- " 1 где /3, — угоФ между оптической осью и крайним из трех зеркал, составляющим со средним о зеркалом угол,. больший 180;

/ г — угол между оптической осью и средним зеркалом;

Р - угол между оптической осью и крайним зеркалом, составляющим со средним зеркалом угол, меньший 180 о а шкала расположена на линии, образованной точками пересечения осей с..етовых пучков, соответствующих одинаковым по абсолютному значению, но разным по знаку угловым. отклонениям отражателя первичного преобразователя.

4 1146

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в точном машинок приборостроении для измерения энакопеременных отклонений механических величин.

Известно оптико-механическое .устройство для измерения линейных перемещений, содержащее осветитель, отсчетную шкалу, пружинную скрученную 10 ленту, на которой установлены, преимущественно под прямым углом один к другому, два зеркала (1j .

Недостатком устройства является низкая производительность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является оптико-механическое устройство для измерения механических величин, содержащее последовательно расположенные осветитель, первичный преобразователь, с установленным на нем отражателем, зеркальную систему, установленную неподвижно и выполненную из зеркал, образующих двугранные углы, и шкалу (2) .

Недостатком известных устройств является низкая производительность измерений.

Целью изобретения является повышение производительности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в оптико-механическом устройстве для измерения механических величин, содержащем последовательно расположенные осветитель, первичный преобразователь с установленным на нем отражателем, зеркальную систему, установленную неподвижно и выполненную из зеркал, образующих двугранные углы, и шкалу, два зеркала составляют двугранный угол, меньший о

180, одно из этих зеркал и третье зеркало составляют. двугранный угол, о больший 180, и расположены так, что ребро этого угла проходит через

45 оптическую ось устройства, углы между оптической осью устройства и отражающими поверхностями зеркал выбраны из условия

Р, Pç,,l3 где P — угол между оптической осью и крайним из трех зеркал, составляющим со средним зеркалом угол, 55 больший 180 о, Pg — угол между оптической осью и средним зеркалом;

548

Р - угол между оптической ос ью и крайним з ер калом, составляющим со средним зеркалом угол, меньший

8ДО а шкала расположена на линии, образованной точками пересечения осей световых пучков, соответствующих одинаковым по абсолютному значению, но разным по знаку угловым отклонениям отражателя первичного преобразователя.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема оптико-механического устройства для измерения механических величин; на фиг. 2 — ход лучей и расположение отсчетной шкалы с фотоприемниками; на фиг. 3 — углы уста— ковки зеркал.

Устройство содержит последовательно расположенные осветитель 1, первичный преобразователь 2 с установленным на нем отражателем 3, зеркальную систему, установленную неподвижно и выполненную из трех зеркал 4-6, образующих двугранные углы, и шкалу 7, на которой установлены фотоприемники 8, число которых

1, 2, ° ° ° у и °

Устройство работает следующим образом.

При начальном (номинальном) значении входной велччины параллельный световой пучок от осветителя 1 (для уменьшения угла расходимости пучка целесообразно использовать лазерный источник излучения) отражается от поворотного отражателя 3 и попадает на ребро двугранного угла, образо— ванного зеркалами 4 и 5. Отразившись от неподвижной системы зеркал, световой пучок освещает один из фотоприемников 8, соответствующий начальному значению входной величины.

При отклонении входной величины от начального значения первичный преобразователь 2 (это может быть торсионный вал, рычажно-пружинный механизм оптикатора и т.д.) поворачивает отражатель 3 на соответствующий угол к; . Если отражатель 3 поворачивается против часовой стрелки, то отсчетный индекс перемещается по:зеркалу 4, удаляясь от вершины двугранного угла, и по шкале 7 с фотоприемниками 8 в направлении возрастания их индекса 1 . Если

1146548 о

180 — P, — g ) О;

3 .отражатель 3 поворачивается по часовой стрелке, то отсчетный индекс переходит на зеркало 5, отразившись от него, попадает на зеркало 6 и, снова отразившись, попадает на фотоприемники 8. 3а счет двукратного отражения (фиг. 2) отсчетный индекс снова будет перемещаться по шкале 7 с фотоприемниками 8 в направлении

1 возрастания, т.е. независимо от 1О знака приращения входной величины (знака угла поворота отражателя 3) при возрастании его абсолютного значения световой индекс перемещается по отсчетной шкале 7 в направле- 15

< нии возрастания .

Для достижения описанного эффекта необходимо, чтобы двугранный угол (, образованный зеркалами 4 и 5 неподвижной зеркальной системы, был о больше 180, угол, образованный

:озеркалами 5 и 6, был меньше 180 причем ребро угла Ц должно находится на оптической оси устройства (на оси.светового пучка, соответствую- 25 щего "нулевому" положению отражателя 3 первичного преобразователя 2). для получения одинаковых масштабов преобразования приращений входной величины разного знака отсчетная шкала ЗО

7 должна располагаться на линии, образованной точками пересечения осей световых пучков, соответствующих одинаковым по модулю, но разным по знаку значениям угловых отклонений от35 ражателя 3 первичного преобразователя 2, т.е. в точках, образованньа . пересечением, лучей, отразившись от отражателя 3 под углами + g; и — О ; ° к оптической оси. В случае, когда . 4 ось вращения отражателя 3 находится в его отражающей плоскости, точки, пересечения осей световых пучков образуют дугу окружности. е ф

Лучи, отразившиеся от отражателя

3 под углами + M и — К;, пересекутся, если углы установки зеркал 46 неподвижной зеркальной системы удовлетворяют условию / †/3э > P i..

Это условие может быть также выражено через углы между зеркалами 4-6 неподвижной зеркальной системы и / в одной из трех следующих форм

180 + P — q— - (> О;

360 + P — g- 2 > О,, Как видно иэ описания работы устройства, об абсолютном значении измеряемого отклонения можно судить по положению отсчетного индекса на шкале 7 (по номеру засвеченного фото.приемника 8), а о знаке отклоненияпо номеру зеркала (4 или 5), от кото рого отразился световой пучок, проецирующий отсчетный индекс на шкалу 7.

Для визуального определения знака отклонения по крайней мере одно из зеркал, например зеркало 4, может быть снабжено цветным свефтофильтром (не .показан), что вызовет окрашивание отсчетного индекса.

Таким образом, предлагаемое устройство независимо от знака отклонения входной величины показывает абсолютное значение приращения, что в ряде случаев упрощает оценку информации, позволяет отказаться от îм жуточньм вычислений, т.е. упрощается измерение знаконеременных откло. нений входной величины, что, в конечном итоге, повышает производительность измерения.

1146548 I 146548

Фиг.2

1146548

Ф4в 3

Составитель Л.Лобзова

Редактор А.Шишкина Техред А.Кикемезей

Корректор Г.Решетник

Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1351/31

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