Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель .- изобретения - расширение функцио- , нальных возможностей - достигается за счет .дополнительного измерения угловых перемещений объекта. Световой луч от источника 1 света падает на ультразвуковой модулятор 3 света. В результате дифракции луча на периодической структуре ультразвукового модулятора 3 света лучи плюс первого и минус первого порядков дифракции попадают соответственно на фотоприемники 5 и 6. Суммарный сигнал с этих фотоприемников слабо зависит от угла падения луча, его величина рпред - ляется,с помощью суммирующего блора 8 и по ней можно судить о величине линейного перемещения. Линейный размер определяется по задержке сигнала с выхода суммирующего блока 8 относительно импульса генератора 4 стробирующих импульсов. Величина углового перемещения определяется путем вычитания сигналов плюс перво го и минус первого порядков дифракции с помощью вычитающего блока 7. 2 ил. (Л

С0103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<511 4 С 01 В 21/00

ЕKINFRAr"

ПАТЕПКЭ- й:;;34".ЕС;, Б1!БЛ!,Q. :-..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2) ) 4254265/25-28 (22) 03.06.87 (46) 23.02.89. Бюл. № 7 (71) Научно-исследовательский институт прикладной геодезии (72) В.И.Юрлов и А.Н.Максимов (53) 531 .7.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ !191732, кл. G 01 В 11/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения — расширение функцио- . нальных возможностей — достигается за счет, дополнительного измерения угловых перемещений объекта, Свето/ вой луч от источника 1 света падает на ультразвуковой модулятор 3 света.

„„Я0„„1460606 А1

В результате дифракции луча на периодической структуре ультразвукового модулятора 3 света лучи плюс первого и минус первого порядков дифракции попадают соответственно на фотоприемники 5 и 6. Суммарный сигнал с этих фотоприемников слабо зависит от угла падения луча, его величина опредЕляется,с помощью суммирующего блока

8 и по ней можно судить о величине линейного перемещения; Линейный размер определяется по задержке сигнала с выхода суммирующего блока 8 относительно импульса генератора 4 стробирукщих импульсов. Величина углового перемещения определяется путем вычитания сигналов плюс перво го и минус первого порядков дифракции с помощью вычитающего блока 7, 2 ил.

1460606!

45 м

° Й фО

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения ли = нейных и угловых перемещений объек.тов, например, в инженерной геодезии, а также при создании высокочастотных система автоматического контроля, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей — дости- гается за счет дополнительного изме рения угловых перемещений объекта.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - зависимости интенсивности световых лучей первогО и минус первого порядков дифракции от величины угла наклона фронтов ультразвуковой волны к опорному лучу, зависимости амплитуды импульса вычитакщего устройства от величины угла наклона фронтов ультразвуковой волны к опорному лучу и зависимости амплитуды импульса суммирующего устройства от величины угла наклона фронтов ультразвуковой волны к опрр" ному лучу.

Устройство для измерения перемещений содержит последовательно установленные и оптически связанные источник 1 света, систему 2 формирования опорного светового луча, ультразвуковой модулятор 3 света (УМС),. кинематически связанный с объектом, генератор 4 несущей частоты, выход которого связан с входом УМС 3, два фотоприемника 5 и 6, расположенные соответственно по ходу диф1 аКционных лучей плюс первого и минус первого порядка дифракции, вычитающий блок

7, суммирукиций блок 8, входы ка торый соединены с выходами фотоприежиков, измеритель 9 амплитуды импульсов, бистабильный элемент 10, генератор

11 стробирукщих импульсов.

Бистабильный элемент 10 может быть выполнен s виде триггера. Ис.пбльзуемый УМС 3 выполнен работающи в промежуточном режиме между режима ми. дифракции Рамана-Ната и дифракц

Брэгга.

При этом справедливо соотношение

L% — 1

Л где . — ширина ультразвукового пучка: - длина волны света, Л вЂ” длина волны ультразвука.

Устройство работает следующим образом, Световой поток от источника 1

IcBBTB: направляют в систему 2 форми рования опорного светового луча, где он преобразуется в опорный световой луч, сфокусированный в области акустооптического взаимодействия.

10 Этот луч падает на УМС 3 под некоторым углом Ы к фронту акустооптической волны, лежащей в пределах

-8 К Оь

1 где 8g - . — - угол Брэгга

2 h.

9 - длина волны света;

А - длина волны ульт- развука.

В результате акустооптического взаимодействия-световой луч испыты-: вает дифракцию. Продифрагированные части луча плюс первого и минус первого порядка дифракции падают соот- ветственно на фотоприемники 5 и 6.

Стробирукщий импульс с выхода генератора 11 стробирующих импульсов поступает на модуляционный вход генератора:4 несущей частоты и на пер- вый вход бистабильного элемента 10,-. переводя его во включенное состояние., Генератор 4 работает в режиме импульсной модуляции, В момент появления импульса от генератора )1 стробирунхцих импульсов генератор 4 генерирует радиоимпульс, преобразуемый

s УМС 3 в ультразвуковую волну, которая через промежуток времени, равный времени ее пробега от вхолного торца

УМС 3 до пересечения опорного луча света, вызывает ди@ракпию этого луча.

Дифрагированные лучи формируют сигналы на выходах фотоприемников 5 и 6, задержанные во времени. Эта времен ная задержка, пропорциональналинейно- му смещению УМС 3 относительно опорного светового )туча. Сигналы с фотоприемников передаются на суммирующий

8 и вычитающий 7 блоки. Импульсы на выходе фотоприемников 5 и .6 имеют. .амплитуда, пропорциональные интенсивности I„ и I дифракционных лучей,: интенсивность которых зависит oz величины угла наклона фронтов ультразвуковой волны к опорному лучу (фиг. 2а). Амплитуда импульса на выходе вычитзющего блока ? зависит от угла оС в пределах eä (Фи|,2б) и свответствует разности-.значений

I и I,. Таким образой,"амплитуда г

3 146 импульса на выходе вычитакицего блока 7 однозначно определяет угловое положение УМС 3 света относительно опорного светового луча. Измеряется амплитуда измерителем 9 амплитуды импульса. Амплитуда импульса на выходе суммирующего блока 8 (фиг. 2в) во всем диапазоне измерения углов

4 0 отличается от нуля, имеет максимальное значение и практически не меняется, Сигнал с выхода суммируюицего блока 8, задержанный во времени, поступает на бистабильный элемент 1О и переводит его в выключенное состояние.

Длительность единичного импулвса на выходе бистабильного элемента 10 равна времени распространения ультра" звуковой волны от торца УМС 3 до опорного светового луча и определяет линейное смещение объекта, связанного с УМС 3.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее источник света, оптически связанные и установленные . по ходу луча, систему формирования опорного светового луна и ультразвут . ковой модулятор света, фотоприемник, 0606 4 установленный в зоне дифрагированного луча первого порядка, генератор несущей частоты, выход которого

5 соединен с .входом ультразвукового модулятора света, бистабилвный элемент, генератор стробирующих импульсов, выход которого подключен к модуляционному входу генератора несущей частоты и первому входу бистабильного элемента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения наряду с линейными также и угловых перемещений, оно снабжено вторым фотоприемником, вычитающим блоком, суммирующим блоком.и измерителем амплитуды импульса, входы вычитающего и суммирующего бло2О ков соединены с выходами первого и второго фотоприемников, выход суммирующего блока соединен с вторым входом бистабильного элемента, вход измерителя амплитуды импульса соеди25 нен с выходом вычитающего блока, второй фотоприемник расположен в зоне дифрагированного луча, симметрично первому относительно луча нулевого порядка дифракции., ультраgp звуковой модулятор света выполнен в промежуточном режиме между режимами дифракции Романа-Ната и дифракции

Брэгга.