Устройство для измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности. В неподвижной пластине 2 возбуждают поверхностную акустическую волну (ПАВ). Одновременно источник 8 когерентного излучения формирует поток световой волны, проходящий через подвижную пластину 9, выполненную в виде оптической фазовой решетки с глубиной модуляции л /4 и шагом, равным длине ПАВ. Этот световой поток отражается от поверхности пластины 2, проходит через подвижную пластину 9 и через диафрагму 10 падает на фотоприемник 11. Сигналы с фотоприемника и генератора сравниваются по фазе, по значению которой определяют величину перемещения . За счет развязки цепей возбуждения и приема ПАВ оптическим каналом уменьшается влияние помех на точность измерений . 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4429661/28 (22) 24.05.88 (46) 15,10,92,Бюл.М 38 (71) Каунасский политехнический институт им,А.Снечкуса (72) B.Þ,Ñíèòêo (56) Патент Великобритании М 1410152, кл. G 01 В 17/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 623858, кл. 6 01 В 17/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности. В неподвижной пластине 2 возбуждают поверхностную акусти,, Я „„1768971 A l ческую волну (ПАВ), Одновременно источник 8 когерентного излучения формирует поток световой волны, проходящий через подвижную пластину 9, выполненную в виде оптической фазовой решетки с глубиной модуляции л /4 и шагом, равным длине ПАВ.

Этот световой поток отражается от поверхности пластины 2, проходит через подвижную пластину 9 и через диафрагму 10 падает на фотоприемник ".1. Сигналы с фотоприемника и генератора сравниваются по фазе, по значению которой определяют величину перемещения. 3а счет развязки цепей возбуждения и приема ПАВ оптическим каналом уменьшается влияние помех на точность измерений. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1768971 разованный фотоприемником 11 сигнал через

Изобретение относи ся к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет развязки цепей акустическим каналом, На чертеже показано устройство для измерения линейных перемещений.

Устройство содержит основание 1, размещенную на нем неподвижную пластину 2, установленные на ней преобразователь 3 поверхностных акустических волн (ПАВ) и поглотители 4 ПАВ, измеритель 5 разности фаз, к выходу которого подключен считывающий блок 6, генератор 7, соединенный с преобразователем 3 ПАВ и первым входом измерителя 5 разности фаз, источник 8 когерентнаго излучения, оптически связанный с подвижной пластиной 9, выполненный в виде оптической фазовой решетки с глубиной фазовой модуляции г /4 и шагом, равным длине ПАВ, неподвижной пластиной 2 и через диафрагму 10 с фотоприемником 11, выход которого через усилитель 12 соединен со вторым входом измерителя 5 разности фаз.

Устоойство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.

Сигнал с генератора 7 поступает на первый вход измерителя 5 разности фаз и на преобразователь 3, который возбуждает

ПАВ в неподвижной пластине 2, Достигая концов пластины 2, ПАВ поглощается поглотителями 4 и в обратном направлении не отражается, Источник 8 когерентного излучения формирует поток световой вслны; проходящий через подвижную пластину 9, Этот световой поток отражается от поверхности, по которой распространяется ПАВ, неподвижной пластины 2 и через диафрагму

10 попадает на фотоприемником 11. Преобусилитель 12 поступает на второй вход измерителя 5 разности фаз. Сигнал, пропорциональный разности фаз, возбуждаемой преобразователем 3 и проходящей под пластиной 9 ПАВ, поступает на блок 6 считывания, по показателям которого определяется величина смещения подвижной пластины относительно неподвижной, Сигналы излученной и принятой волн проходят в устройстве по электрической и оптической цепям соответственно, что обуславливает их развязку, Информация о фазе., проходящей под подвижной пластиной ПАВ, поступает на измеритель разности фаз следующим образом, Световой поток от источника когерентного излучения под углом, близким к 90О, 5

40 падает на подвижную пластину, причем при его входе в пластину фаза излучения в поперечном сечении постоянна. Поскольку подвижная пластина выполнена в виде оптической фазовой решетки с глубиной фазовой модуляции n/4 и периодом, равным длине ПАВ, после ее прохождения фаза светового потока оказывается промодулированной по атому закону.

Промодулированный по фазе световой поток отражается от поверхности неподвижной пластины, по которой распространяется ПАВ, и основной лепесток отраженной световой волны, прошедшей через подвижную пластину еще раз, выделяется диафрагмой и попадает на фотоприемник. В результате интерференции на входе фотоприемника световых волн, прошедших через подвижную пластину и отраженных от возмущенной бегущей ПАВ поверхности неподвижной пластины, интенсивность освещения и, следовательно, сигнал с фотоприемника периодически изменяетс». от максимального до минимального значения с частотой, равной частоте ПАВ.

Таким образом, сигнал с фотоприемника оказывается пропорциональным фазе ПАВ под подвижной пластиной, причем перемещение атой пластины эквивалентно появлению дополнительнсго набега фазы ПАВ, что регистрируется фотоприемником, а затем и измерителем разности фаз. Поскольку световой поток после отражения от неподвижной пластины второй раз проходит через фазовую решетку, образованную подви>кной решеткой, для получения максимального полезного сигнала на выходе фотоприемника, угол падения светового луча выбирается таким, чтобы распределение модуляции фрочта падающего и отраженного светового потока при прохождении фазовой решетки совпадали, т.е. Угол выставляется по максимальному уровню сигнала на выходе фотоприемника.

Таким образом, устройство для измерения линейных перемещений позволяет повысить точность благодаря развязке входной и выходной цепей оптическим измерительным каналом.

Формула изобре ения

1, Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее основание, размещенную на нем неподвижную пластину, установленные на ней преобразователь поверхностных акустических волн и поглотители, измеритель разности фаз, соединенный с его выходом считывающий блок, подвижную пластину и генератор, соединенный с преобразователем поверхностных акустических волн и с первым входом

1768971

15

30

40

Составитель В. Сорокин

Техред М.Моргентал Корректор Н. Кешеля

Редактор О, Федотов

Заказ 3638 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 измерителя разности фаз, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено источником когерентного излучения, диафрагмой и фотоприемником, источник когерентного излучения оптически связан с подвижной пластиной, неподвижной пластиной и через диафрагму с фотоприемником, выход которого соединен с вторым входом измерителя разности фаз, а подвижная пластина выполнена в виде оптической фазовой решетки с глубиной фазовой модуляции л /4, и шагом, равным длине поверхностной акустической

5 волны, 2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю uö е ес я тем, что на поверхности неподвижной пластины размещено зеркальное покрытие.