Интерферометрический измеритель перемещений

 

Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения и контроля линейных и угловых перемещений рабочих органов в прецизионных металлургических станках, сканирующих приборах, а также для создания систем автоматического управления механическими объектами высокой точности . Цель изобретения - повышение надежности - достигается тем, что блок деления периода интерференции выполнен в виде 2р-полюсной двухфазно ной распределитель ной обмотки и датчиков 12 Холла, расположенных в воздушном зазоре между двумя магнито- . проводами. Сущность изобретения заключается в формировании в зазоре между магнитопроводами вращающегося магнитного поля и преобразовании его при помощи датчиков 12 Холла, распределенных по окружности зазора, в сдвинутые по фазе переменные электрические сигналы. На чертеже также показаны внутренний 10 и внешний 11 концентрические тороидальные сердечники из магнитомягкого материала, двухполюсные распределенные обмотки 13 и 14, магнитные оси 15 и 16, пространственно смещенные на угол 90°. Выводы 17 и 18 обмоток 13 и 14 подключены к соответствующим усилителям мощности, а выходы 19 датчиков Холла - к усилителям-формирователям счетных импульсов (показаны на схеме, приведенной в описании изобретения). 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Р сл оо сд СП о СП САЭ а Шиг. г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1355953

А1 (51)4 С 01 R 33 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Шис 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3653066/24-21 (22) 14. 10. 83 (46) 30. 1 1. 87 . Бюл. Ф 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) И.А.Вевюрко, С.В.Медушев, В.Е.Ремизов, С.А.Стома и А.П.Шатохин (53) 62 1.317.44(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 123 1908, кл. С 01 R 33/06, 1967. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ПЕРЕЖИ .ЩЕНИЙ (57) Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения и контроля линейных и угловых перемещений рабочих органов в прецизионных металлургических станках, сканирующих приборах, а также для создания систем автоматического управления механическими объектами высокой точности. Цель изобретения — повышение надежности — достигается тем, что блок деления периода интерференции выполнен в виде 2р-полюсной двухфазной распределительной обмотки и датчиков 12 Холла, расположенных в воздушном зазоре между двумя магнитопроводами. Сущность изобретения заключается в формировании в зазоре между магнитопроводами вращающегося магнитного поля и преобразовании его при помощи датчиков 12 Холла, распределенных по окружности зазора, в сдвинутые по фазе переменные электрические сигналы. На чертеже также показаны внутренний t0 и внешний 11 концентрические тороидальные сердечники из магнитомягкого материала, двухполюсные распределенные обмотки

13 и 14, магнитные оси 15 и 16, пространственно смещенные на угол 90

Выводы 17 и 18 обмоток 13 и 14 подключены к соответствующим усилителям мощности, а выходы 19 датчиков Холла — к усилителям-формирователям счетных импульсов (показаны на схеме, приведенной в описании изобретения).

2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1355953

)10

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к интерферометрическим измерителям, преднаэначенным.для измерения и контроля линейных и угловых перемещений рабочих органов в прецизионных металлорежущих станках, сканирующих приборах, измерительных приборах, а также для создания систем автоматического управления механическими объектами высокой точности.

Цель изобретения — повышение надежности.

Сущность изобретения заключается в формировании в зазоре между магнитопроводами блока деления периода интерференции вращающегося магнитного поля и преобразовании его при помощи датчиков Холла, распределенных по окружности зазора, в сдвинутые по фазе переменные электрические сигналы.

На фиг.1 изображена функциональная схема интерферометрического измерителя перемещений; на фиг.2 — схема блока деления периода интерференции, на фиг.3 — то же, вариант исполнения.

Интерферометрический измеритель перемещений (фиг.1) содержит интерферометр 1 с отражателями, .закрепленными на рабочем органе 2, два фотоприемника (фотодиода) 3 и 4, пространственно сдвинутые в плоскости интерференционной картины друг относительно друга на четверть периода интерференции, соединенные через усилители 5 и 6 мощности с блоком 7 деления периода интерференции, и последовательно соединенные с блоком 7

) усилитель-формирователь 8 счетных импульсов и логический анализатор 9.

Блок 7 деления периода интерференции (фиг.2) содержит внутренний 10 и внешний 11 концентрические тороидальные сердечники из магнитомягкого материала, датчики 12 Холла, расположенные равномерно по окружности кольцевого зазора между сердечниками

10 и 11, и две двухполюсные распределенные обмотки 13 и 14, расголоженные таким образом, что их магнитные оси 15 и 16 пространственно смещены

Л на угол †. Плотность намотки витков

2" обмоток в зазоре подчиняется закону косинуса. Выводы 17 и 18 обмоток 13 и 14 подключены к выходам соответствующих усилителей мощности 5 и 6, а выходы 19 датчиков 12 Холла под5

35 ключены к входам усилителя-формирователя 8 счетных импульсов.

Согласно варианту выполнения блока 7 деления периода. интерференции (фиг.3) магнитопроводы представляют собой параллельные друг другу плоские кольца 20 и 21, а датчики 12 Холла и распределенная двухфазная (4-полюсная) обмотка 23 расположены по окружности плоского зазора между кольцами 20 и 21.

Принцип работы интерферометрических измерителей по обоим вариантам одинаков, Измеритель работает следующим образом.

При перемещении рабочего органа 2 интерферометр 1 создает на входах фотоприемников 3 и 4 движущиеся полосы интерференции. Поскольку фотоприем.ники 3 и 4 пространственно смещены друг относительно друга на четверть периода интерференции, на их выходах образуются сигналы, содержащие переменные составляющие, сдвинутые по

7/ фазе на угол —, Усилители 5 и 6 мощ2 ности усиливают и преобразуют переменные составляющие этих сигналов в пропорциональные величины токов, которые поступают соответственно в обмотки 13 и 14 блока 7 деления периода интерференции (фиг.2).

Вследствие того, что протекающие по обмоткам 13 и 14 токи сдвинуты по

У фазе на угол — а магнитные оси об2 и моток перпендикулярны, в зазоре между сердечниками 10 и 11 образуется вращающееся магнитное поле, Частота и направление вращения вектора магнитного поля определяются частотой и направлением движения полос в поле интерференционной картины. При этом на выходах 19 датчика 12 Холла возникают переменные ЗДС, сдвинутые по фазе друг относительно друга.

Период ЭДС равен периоду вращения вектора магнитного поля, величина фазового сдвига определяется шагом расположения датчика 12 Холла вдоль окружности кольцевого зазора, а знак фазового сдвига — направлением вращения поля.

Сигналы с выходов 19 датчиков 12Холла поступают на входы усилителяформирователя 8 счетных импульсов, где вырабатываются счетные импульсы

3 1355953 всякий раз, когда какой-либо из сиг- б налов принимает нулевое значение. в

Счетные импульсы в логическом ана- с лизаторе подсчитываются, направление н счета определяется знаком фазового 5 и сдвига сигналов на выходе датчиков, у

Холла. Результат подсчета преобразу- д ется в сигнал, предназначенный для

P управления перемещением рабочего ор- к гана 2 и для регистрации. 10 с

Таким образом, если в зазоре между к сердечниками 10 и 1.1 расположено N датчиков 12 Холла, то счетчик, входящий в состав логического анализас

N !5

У .тора 9 подсчитает N (- в общем слуP чае) счетных импульсов при перемещении рабочего органа на величину, определяющую период интерференционной картины, т.е. управление рабочим ор- 20 ганом и регистрация сигнала перемещения осуществляются с дискретностью

N N (для общего случая) периода интерференции. 25

Обмотки 13 и 14 могут быть намотаны на сердечники 10 и 11 соответственно.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 30

1. Интерферометрический измеритель перемещений, содержащий интерферометр с отражателями, закрепленными на раД очем органе, два фотоприемника на

ыходе интерферометра, расположенные пространственным смещением друг отосительно друга на четверть периода нтерференции и через соответствующие силители мощности соединенные с вхоами блока деления периода.интерфеенции, выходы которого подключены входам усилителя-формирователя. четных импульсов, своим выходом подлюченного к входу логического анализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежноти, блок деления периода интерференции выполнен в виде 2р-полюсной двухфазной распределенной обмотки и N датчиков Холла, расположенных в воздушйом зазоре между двумя магнитопроводами, выходы датчиков Холла подключены к входам усилителя-формирователя счетных импульсов„ а фазы 2рполюсной распределенной обмотки подключены к выходам соответствующих фотоприемников.

2. Измеритель перемещений по п.i о т л и ч а.ю шийся тем, что, магнитопроводы выполнены в виде соосных цилиндров или тороидов расположенных с радиальным зазором.

3. Измеритель перемещений по п.1, отличающийся тем, что магнитопроводы выполнены в виде.дисков или колец, расположенных с осе-. вым зазором.

0лениВ

1355953

Составитель Л.Устинова

Техред A.Kðàâ÷óê

Корректор И.Муска

Редактор Л.,Веселовская

Заказ 5791/4 1

Подписное

Тираж 730

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