Устройство для измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений различных объектов. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. Цель достигается тем, что в устройство введен набор интерферометров, расположенных вдоль одной прямой и подключенных к источнику 1 через коммутатор З. соединенный с блоком 11 регистрации, и над опорными плечами интерферометров нанесены элект ропроводящие покрытия 14, подключенные к источнику 13 напряжения, а над другим плечом интерферометра, параллельно его плоскости, расположена подвижная электропроводящая пластина 12, жестко связанная с перемещающимся объектом. 2 ил сл с

coIo3 сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 Н 11(ка ) 98 веюсь

I": АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У (21) 4724961/28 . (22) 05,06.8 9 (46) 07,06.92. Бюл. N. 21 (71) Саратовский филиал Института машиноведения им,А.А. Благонравова (72) В.Б.Бурман, А.В.Кузнецов, В.А.Седельников и С.Г.Федяй (53) 531.7(088,8) ,56) Коронкевич В.П., Ханов B,А. Современные лазерные интерферометры. НовосиАвторское свидетельство СССР

N 913055, кл. G 01 В 9/00, 1980. (54)УСТРО ЛСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИHEL4HL X neo e Veu,»Б НИй

„„Я2„„1739193 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений различных объектов. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. Цель достигается тем, что в устройство введен набор интерферометров, расположенных вдоль одной прямой и подключенных к источнику 1 через коммутатор 3, соединенный с блоком 11 регистрации, и над опорными плечами интерферометров нанесены электропроводящие покрытия 14, подключенные к источнику 13 напряжения, а над другим плечом интерферометра, параллельно его плоскости, расположена подвижная электропроводящая пластина 12, жестко связанная с перемещающимся объектом. 2 ил.

1739193. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений различных объектов.

Известно интерференционное устройство для измерения линейных перемещений ИПЛ-30, содержащее источник когерентного излучения, систему зеркал. образующих интерферомвтр, блок регистрации.

Недостатком этого устройства является большая чувствительность к вибрациям деталей и зависимость результатов измерения от температуры, влажности и загрязненности воздуха.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее последовательно установленные источник когерентного излучения, планарный интерферометр, блок регистрации и плоский чувствительный элемент с электропроводящей поверхностью.

Недостатком этого устройства является малый диапазон измерений линейных перемещений.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

Предложенное устройство за счет расположения набора планарных интерфераметров вдоль одной прямой позволяет осуществлять измерение линейных перемещений в широком диапазоне. Использаваwe планарных интерферометров позволяет умекьшить влияние температуры, исключить влияние влажности и загрязненно ти воздуха на результаты измерений, Поставленная цель достигается тем, чта устройство для измерения линейных перемещений, содержащее источник когерентного излучения, планарный интерферометр, блок регистрации, г1одключенный к нему, и плоскую электропроводящую пластину снабжено(п-1}-м планарным интерфераметром, коммутатором, установленным на выходе источника излучения, приемником излучения, оптически связанным с источникам излучения, источником напряжения, планарные интерферометры выполнены с блоком отражателей в измерительном плече и электропроводящими покрытиями над опорными плечами, блоками регистрации с дополнительными информационными входами и управляющим выходом, подключенным к коммутатору, интерфераметры, расположены последовательно в одной плоскости и оптическими входами соединены с выходом коммутатора, а выходами — с информационными входами блока регистрации, к основному информационному входу

10 подключены к источнику напряжения

20

30

45 которого подключен приемник излучения, злектрапроводящая пластина установлена с возможностью перемещения вдоль планарных интерферометров и предназначена для связи с объектом, продольный размер пластины превышает продольный размер интерферометра, а поперечный размер соизмерим с поперечным размером блока отражателей, а электроправадящие покрытия

На фи r.1 схематически и редста вле но предлагаемое устройство; на фиг.2 — график зависимости нормированных сигналов с иктерферометров от координаты электропроводящей пластины.

Устройство состоит из источника 1 когерентного излучения, расположенных за ним последовательна полупрозрачного зеркала

2 и коммутатора 3, расположенного на пути луча, отраженного полупрозрачным зеркалам 2 фотоприемника 4.. Коммутатор 3 соединен с помощью световодов 51,5z,...,5n с расположенными на одной прямой интерфераметрами, каждый из которых состоит из полупрозрачного зеркала 61,62,...,6n системы непрозрачных зеркал 71,72,...,7n,81,82„.„8ï и полупрозрачного зеркала 91,...,9п, располаженнага на пересечении лучей, отражекньх последними зеркалами иэ системы

81,8z,...8л с лучами. прошедшими через полупразрачные зеркала 61,62,...6п за зеркалом 91,".9п расположен фатоприемник

101„„,10п. Последние подключены к блоку регистрации. Вплотную к планарнаму световоду прижимается злектроправадящая пластина 12, длина которой превышает длину иктерферометра, пластина подключена к источнику 13 напряжения.

Устройство работает следующим обраэом.

Луч ат источника 1 когерентного излучения попадает на полупрозрачное зеркало 2, где часть ега отражается на фотоприемник

4. Прошедший луч попадает на коммутатор

3. когорый вводит ега в один из световодав

51,52„„,5 . Выходы светавадав подходят к одному из планарных интерфераметрав.

Рассмотрим работу одного из них. После выхода из светавада 5 луч попадает в планарный световад, делится полупрозрачным зеркалом 6; прошедший луч отражается от системы зеркал 7 и 8 и на полупрозрачном зеркале 9 интерферирует с отраженным от зеркала 6 лучом, затем попадают на фатоприемник 10. Величина зле"трическаго сигнала на выходе фотоприемника 10 зависит от координаты электрапроводящей пластины следующим образом:

1739193 у

Г Г (г- 1 2-.т i а+.Б" Jg

orccoG43g " I Осли <3 < И (0

-(огссоаЯ ()) ее и < ц 0 .

4- с х г аТ e4Г d3, 2 4- 4 Зх и-Огса05 Дд+к ЕСЛИ С Л < — — И вЂ” 0

L t i I -q> а- Т а+4Г 43 — р-агссо 3, 7 II,ест «ДI (— g pQ

Ii= I cos (кх+ pii}, 2 где 1О.— максимальное значение, зависящее от мощности источника, оптических потерь и т,п.; к- коэффициент, зависящий от напря- 5 женности поля, созданного между подложкой и электропроводящей пластиной. количества звеньев в системе зеркал 7 и 8, . материала планарного световода; х- координата произвольной точки, взя- 10 той на электропроводящей пластине.; 0щ — начальная фаза в интерферометре, зависящая от разности хода в плечах интерферометра при отсутствии потенциала на электропроводящей пластине. 15

Можно изготовить интерферометры таким образом, чтобы к к, Зл

$01 — 0 е фэ1 — 4 1 -ЮЭ вЂ” 2 I Д04 — 4 ° ° °

Однако проще в опорном плече нанести электропроводящие покрытия 141,142,.„,14n и, подавая на них соответствующее экспериментально определяемое напряжение, добиться того же, 25 е f- число включений канала 2;

m — число включений канала 1.

Работа пары интерферометрав 2 и 3 аналогична рабате пары 1 и 2 и пары и-1 и 25 и, где n — число установленных в ряд идентичных планарных интерферометрав.

Таким образом, при любом положении электропроводящей пластины можно определить величину ее перемещения по атно- 30 шению к начальному положению.

Формула изобретения устройство для измерения линейных перемещений, содержащее источник когерентного излучения, планарный интерферо- 35 метр,. блок регистрации, подключенный к нему, и плоскую электропроводящую пластину, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно . снабжено (и-1 -м планарным интерферомет- 40 ром, коммутатором; установленным на выходе источника излучения, приемником излучения, оптически связанным с источником излучения,, источником напряжения, Коммутатор 3, по сигналу со счетно-решающего устройства, направляет свет в тот интерферометр, в котором величина сигнала (2 + 2 (Счетно-решающее устройство нормирует этот сигнал, деля его на величину сигнала с фотоприемника 4, что уменьшает влияние флуктуации мощности источника когерентного излучения, Обозначим величину нормированного сигнала через 1, тогда последнее условие примет вид

2 — V2 i 2+W2

Графики нормированных сигналов с выхода фотоприемников-101 и 102 представлены на фиг.2. В начальный момент электропроводящая пластина устанавливается таким образом, чтобы I> = 1.

Расчет координаты некоторой точки на электрапроводящей пластине в пределах интерферометра 1 проводится по алгоритм планарные интерферометры выполнены с блоком отражателей в измерительном плече и электропроводящими покрытиями над опорными плечами, блоком регистрации с дополнительными информационными входами и управляющим выходом, подключенным к коммутатору, интерферометры расположены последовательно в одной плоскости и оптическими входами соединены с выходами коммутатора, а выходами — с информационными входами блока регистрации, к основному информационному входу которого подключен приемник излучения, электропроводящая пластина установлена с возможностью перемещения вдоль планарных интерферометров- и предназначена для связи с объектом, продольный размер пластины превышает продольный размер интерферометра, а поперечный размер соизмерим с поперечным размером блока отражателей интерферометра, а электропроводящие по- . крытия подключены к источнику напряжения, 1739193

7)

Составитель В,Бирман

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Заказ 1995 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул, Гагарина, 101