Устройство для измерения линейных смещений

 

Устройство для измерения линейных смещений относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретечияповышение точности за счет осуществления возможности управления параметрами дифракционной картины.Пучок от источника 1 попадает на полуплоскость 3, дифрагирует по ней, через отражатель 4, выполненный в виде призмы-диэдра, установленного на объекте, проходит плоскопараллельную пластину 5, установленную с возможностью наклона относительно распространения излучения,и попадает на полуплоскость 6, образующую с полуплоскостью 3 дифракционную щель. Объектив 7 формирует дифракционную картину, параметры которой несут информацию о перемещении объекта, что анализируется с,помощью щели 8 и регистрируется фотоприемником 9 блока усиления и регистрации. 1 з.п. ф-льг, 1 ил. f (Л Ai 8 11 со ел о 4 00 QO

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<51>4 0 01 В 11/00

Т>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4070066/24-28 (22) 23,05.86 (46) 07. 11.87. Бюл. № 41 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) А.А.Арефьев, А.Н.Илюхин, Б,В.Старостенко и А.В.Григорьев (53) 531.7.531,14 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1144034, кл. G 01 N 21/41, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙHbIX СМЕЩЕНИЙ (57) Устройство для измерения линейных смещений относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретечияповышение точности за счет осущест„„SU,„, 1350488 А 1 вления возможности управления параметрами дифракционной картины. Пучок от источника 1 попадает на полуплоскость 3, дифрагирует по ней, через отражатель 4, выполненный в виде призмы-диэдра, установленного на объекте, проходит плоскопараллельную пластину 5, установленную с возможностью наклона относительно распространения излучения,и попадает на полуплоскость 6, образующую с почуплоскостью 3 дифракционную щель. Объектив 7 формирует дифракционную картину, параметры которой несут информацию о перемещении объекта, что анализируется с помощью щепи 8 и регистрируется фотоприемником 9 блока угиления и регистрации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1350488

55 (Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении и прикладной геодезии.

Цель изобретения — повышение точности за счет управления параметрами дифференциальной картины.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник.излучения,например лазер 1, и расположенные последовательно. по ходу излучения формирующую оптическую систему 2, полуплоскость (нож) 3, отражатель 4, закрепленный на контролируемом объекте и выполненный в виде, например, призмы-диэдра или двух зеркал, имеющих угол 90 между отражающими поверхностями, ппоскопараллельную стеклянную пластину 5, -закрепленную с возможностью наклона относительно .направления распространения излучения, отраженного отражателем 4, вторую полуплоскость 6, образующую вместе с полуплоскостью 3 дифракционную щель и закрепленную с возможностью перемещения в двух взаимно перпендиI кулярных плоскостях относительно направления распространения излучения, объектив 7, в фокальной плоскости которого установлен фотоэлектрический анализатор, состоящий из щели

8 и фотоприемника 9, и блок усиления и регистрации сигнала, включающий подключенный к выходу фотоприемника

9 усилитель 10 и соединенный с ним регистратор 11 сигналов (например, цифровой вольтметр).

Устройство работает следующим образом.

Лазерный пучок от источника коллимируется формирующей оптической системой 2 и попадает на полуплоскость 3, неподвижно установленную перед объективом системы 2. Пучок дифрагирует на полуплоскости 3 и направляется вдоль контролируемой трассы на отражатель 4, отразившись поочередно от двух его поверхностей направляется в обратном направлении, причем конструкция отражателя обеспечивает сохранение углов падающих на него лучей и пространственное смещение лазерного пучка бтносительно первоначального направления. Далее лазерный пучок направляется через нормально расположенную плоскопараллельную пластину 5 на вторую полуплоскость 6, образующую с первой полуплоскостью 3 дифракционную щель.

После дифракции на второй полуплоскости 6 щели пучок направляется в объектив 7, который формирует дифракционную картину Фраунгофера в своей фокальной плоскости (плоскости анализа), в которой установлен фотоэлектрический анализатор, состоящий из щели 8 и фотоприемника 9. При помощи перемещения щели 8 вдоль плоскости анализа осуществляется измерение угловой координаты одного из минимумов дифракционной картины, при этом электрический сигнал с фотоприемника 9 поступает в усилитель 10 и затем на. регистратор 11 сигналов.

Юстировка устройства производится при неподвижном объекте,на котором закреплен отражатепь 4 и производится путем микроподвижек второй полуплоскости дифрационной щели 6, имеющей возможность перемещений в поперечном и продольном направлениях относительно направления распространения лазерного пучка.

После смещения контролируемого объекта на величину дЬ расстояние

gp между полуплоскостями 3 и 6 дифракционной щели устройства изменится на величину + 2clJ., что приведет к изменению эффективной ширины щели и искажению дифракционной картины в плос1 кости анализа, т,е. изменению угловой координаты зарегистрируемого минимума дифракционной картины.

Изменение координаты минимума компенсируют плавным поворотом плоскопараллельной пластины 5 на угол, добиваясь возвращения одноименного минимума искаженной дифракционной картины в прежнее положение. Измерив угол, производят вычисление величины линейного смещения контролируемого объекта по формуле п-1 . s in2 (d+ q)

ЛЬ=h(— — — — )

2п 2sin р причем знак линейного смещения определяется.знаком угла поворота е плоскопараллельной пластины, а число

2 в знаменателе свидетельствует о повышении чувствительности измерений, присущей всем методам контроля, использующим отражатели.

Фиксирование положения минимума в плоскости анализа при помоши фотоэлектрического анализатора в значи1350488

Составитель В.Климова

Техред Л.Олийнык Корректор A.0áÐó÷àð

Редактор Н.Гунько

Заказ 5249/40 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4.тельной мере упрощено, так как угол Г постоянен, кроме того, путем юстировки полуплоскости 6 можно заранее добиться такого распределения осве5 щеннасти в дифракционной картине, которое обеспечивает повышение отношения сигнал — шум при регистрации минимума. Пля вычисления dL необходимо измерить только величину угла o(накло-10 на плоскопараллельной пластины 5, причем путем оптимального подбора толщины h пластины 5 и выбора показателя преломления стекла, из которого изготовлена пластина, можно варьи- 16 ровать чувствительностью и диапазоном производных измерений. Учитывая, что первые минимумы дифракционной картины можно наблюдать под весьма малыми углами = 1, то измерение угла компенсированного наклона пластины является определяющей составляющей погрешности измерений a L, что позволяет при правильном выборе конструкции осуществлять высокочастотные измерения линейных смещений. Следует также отметить, что в расчетную формулу не входит величина расстояния до контролируемого объекта, что весьма важно для проведения равноточных д0 измерений линейных смещений вдоль всей контролируемой трассы.

Формула из о бр е те ния

1. Устройство для измерения линей- . ных смещений, содержащее источник излучени1 и расположенные последовательно по ходу излучения формирующую оптическую систему, объектив и фотоэлектрический анализатор изображения, две непрозрачные полуплоскости и блок усиления и регистрации сигнала, электрически связанный с анализатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено отражателем, выполненным в виде призмы-диэдра, располагаемой на объекте контроля, и плоскопараллельной пластиной, установленной с возможностью наклона относительно направления распространения излучения, отраженного призмой-диэдром, одна из полуплоскостей расположена между оптической системой и призмой-диэдром, а другая — между объективом и пластиной.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью осуществления Ъстировки устройства, другая полуплоскость установлена с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно направления распространения излучения.