Способ измерения малых угловых смещений и устройство для его осуществления

Изобретение относится к приспособлениям, к измерительным устройствам, отличающимся оптическими средствами измерения углов. Заявленное устройство содержит лазерную указку, установленную на контролируемом объекте (жестком деформируемом теле) на расстоянии l от оптического усилителя, и экран. Оптический усилитель представляет собой одноступенчатый зеркальный умножитель, в котором каждое последующее зеркало приподнято над предыдущим зеркалом на одну и ту же фиксированную величину Δh и повернуто на некоторый угол Δα. Появление каждой новой световой точки будет соответствовать повороту луча на угол: . Технический результат - расширение диапазона измерения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к измерению углов, а именно к приспособлениям с оптическими средствами измерения.

Известен способ измерения угла отклонения объекта, описанный в А.С. СССР №1211600, кл. G01B 11/26, опубл. 15.02.86, бюл. №6, в котором подсвечивают авторефлекторную шкалу, направляют излучение, прошедшее шкалу, на зеркало, установленное на контролируемом объекте и имеющее свою шкалу, снимают первый и второй отсчеты изображений на шкале, определяют угол поворота объекта, зависящий от смещения объекта относительно отсчетного индекса в первом и втором отсчете. Здесь же описано устройство для осуществления этого способа, содержащее зрительную трубу, которую фокусируют на линейную шкалу, нанесенную на зеркало, установленное на контролируемом объекте, и делают первый отсчет - l₁, затем подсвечивают авторефлекторную шкалу, перефокусируют зрительную трубу до совпадения шкал. В зрительную трубу определяют смещение (угловой разворот) объекта и после вторичного перефокусирования зрительной трубы снимают второй отсчет - l₂, Угол поворота определяют из зависимости:

, где L - расстояние между осью трубы и шкалой зеркала.

Недостатком описанных способа и устройства является громоздкость и невозможность измерения ничтожно малых углов смещения.

Целью предлагаемого изобретения является определение ничтожно малых углов смещения при деформации жестких конструкций.

Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона измерения за счет применения оптического усиления сфокусированного луча. Указанный технический результат при осуществлении заявляемой группы изобретений по объекту - способ достигается тем, что в способе измерения малых угловых смещений, заключающемся в том, что источник излучения устанавливают на контролируемом объекте и направляют излучение на зеркало, обеспечивают ступенчатое отражение луча и ведут отсчет отраженных светящихся точек на фиксирующем устройстве, определяют угол поворота контролируемого объекта, зависящий от смещения контролируемого объекта относительно отсчетного индекса.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемой группы изобретений по объекту - устройство, реализующее способ, достигается тем, что в устройстве для измерения малых угловых смещений, содержащем источник излучения, который установлен на контролируемом объекте, зеркало и фиксирующее устройство, причем фиксирующим устройством является экран, установленный таким образом, чтобы на него попадали отраженные от зеркала лучи, зеркало представляет собой оптический усилитель, в котором каждое последующее зеркало приподнято над предыдущим зеркалом на одну и ту же фиксированную величину и повернуто на угол, при этом такой поворот зеркал обеспечивает разнесение отраженных световых точек по длине экрана.

Существенные отличительные признаки предлагаемой группы изобретений приведены в отличительных частях двух независимых пунктов формулы изобретения.

Устройство, осуществляющее способ измерения малых угловых смещений, поясняется чертежом на фиг.1; оптический усилитель устройства приведен на фиг.2.

Описание устройства.

Устройство для измерения малых угловых смещений (фиг.1) содержит источник излучения 1 (в частном случае реализации устройства использовалась лазерная указка), установленный на контролируемом объекте 2, представляющем собой жесткое деформируемое тело), на расстоянии l от оптического усилителя 3 и экран 4. Оптический усилитель 3 (фиг.2) представляет собой зеркало, в котором каждое последующее зеркало 5 приподнято над предыдущим зеркалом на одну и ту же фиксированную величину Δh и повернуто на некоторый угол Δα. Такой поворот зеркал обеспечивает разнесение отраженных световых точек по длине экрана и их точный подсчет.

Измерение осуществляют следующим образом. Луч от источника излучения 1 попадает на одно из зеркал 5 оптического усилителя 3 и отражается от него на экран 4. При повороте луча в вертикальной плоскости его отражение осуществляется последовательно, переходя от зеркала к зеркалу 5. При этом на экране будут появляться новые световые блики (светящиеся точки - «зайчики»). Появление каждой новой световой точки будет соответствовать повороту луча на угол: .

Значение l при каждом измерении можно считать постоянным, так как расстояние Δh между отдельными зеркалами ничтожно мало по сравнению с удалением оптического усилителя 3 от источника излучения 1.

При достаточно большом удалении оптического усилителя 3 от контролируемого объекта 2 значение Δh будет ничтожно мало по сравнению с величиной l, из чего следует, что и угол Δφ будет ничтожно мал. Полный угол поворота луча, в этом случае, равен Δφ=φn, где n - число появившихся новых световых бликов (отраженных точек) на экране 4.

1. Способ измерения малых угловых смещений, заключающийся в том, что источник излучения устанавливают на контролируемом объекте и направляют излучение на зеркало, отличающийся тем, что обеспечивают ступенчатое отражение луча и ведут отсчет отраженных светящихся точек на фиксирующем устройстве, определяют угол поворота контролируемого объекта, зависящий от смещения контролируемого объекта относительно отсчетного индекса.

2. Устройство для измерения малых угловых смещений, содержащее источник излучения, который установлен на контролируемом объекте, зеркало и фиксирующее устройство, отличающееся тем, что фиксирующим устройством является экран, установленный таким образом, чтобы на него попадали отраженные от зеркала лучи, зеркало представляет собой оптический усилитель, в котором каждое последующее зеркало приподнято над предыдущем зеркалом на одну и ту же фиксированную величину и повернуто на угол, при этом такой поворот зеркал обеспечивает разнесение отраженных световых точек по длине экрана.