Фотоэлектрический автоколлиматор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕ ИЯЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Респуолик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 09.10.72 (21) 1836046/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.03.75. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 15.05.75 (51) М Кл G 01Ь 11/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531.715.2 (088.8) llo делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

О. М. Федотов (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений.

Известны фотоэлектрические автоколлиматоры, содержащие объектив, анализирующую призму, оптический мостик, модулятор светового потока, формирующий импульсы фототока, фотоприемник, датчик опорного напряжения, связанный с модулятором, схему обработки сигнала фотоприемника, измерительный блок и контрольный элемент, жестко связываемый с контролируемым объектом.

Предложенный фотоэлектрический автоколлиматор отличается тем, что схема обработки сигнала выполнена в виде двух резонансных контуров, один настроенный на частоту импульсов фототока j„, другой — на частоту 0,5 а измерительный блок выполнен в. виде схемы сравнения амплитуды напряжения на контурах и амплитуды опорного напряжения датчика. Это повышает чувствительность устройства.

Схема коллиматора приведена на чертеже.

Она включает связываемый с объектом контрольный элемент 1 (например, зеркало или отражающая призма), объектив 2, анализирующую призму 3 с прозрачной фаской, расположенной между отражающими гранями; осветитель 4 фаски анализирующей призмы, оптический мостик, состоящий из четырех зеркал (призм) 5 — 8 и собирательной призмы

9; импульсный модулятор светового потока, выполненный в виде металлических дисков 10 и 11 с узкими щелями и электродвигателя 12.

5Кроме того,,она содержит фотоприемники 13, резонансный контур 1ч, настроенный на частоту модуляции светового потока )„, и контур

15, настроенпыи на частоту 0,5 j датчик опорного напряжения, выполненныи в виде

10 двух размещенных по обе стороны диска 10 ферритовых полуколец 16 с обмотками, одна из которых подключена к выходу генератора

li, а вторая — ко входу детектора 16, соединенного выходом с входом расширителя им15 пульсов 19 с полупериодом, равным 1/f„„, измерительный блок 20.

1(онструкция импульсного модулятора, взаимное положение дисков 10, 11 относительно световых штрихов Ф, и Ф2 и положение

20 колец 16 датчика опорного напряжения относительно дисков, показаны на фиг. 2, На фиг. 1 приведена конструкция двухдискового модулятора с двумя щелями на каждом диске. Ширина щели выбирается примерно рав25 ной ширине светового штриха Ф > в плоскости дисков, а количество щелей выбирается из условия получения оптимальной скважности последовательности импульсов фототока. При этом обеспечивается прохождение полезного

30 светово" î потока Ф,а через щель диска на фо462985 топриемник практически без потерь и значительное ослабление величины фонового потока примерно во столько раз, во сколько площадь оптического зрачка S> канала оптического «мостика» больше площади щели Я,ц дисков 10 и 11.

Фазирование датчиков опорного напряжения обеспечивается жесткой установкой колец 16 относительно диска 10. Импульсы опорного напряжения сдвинуты по фазе отно- 1О сительно импульсов фототока на 180, т, е. на половину периода 1//„ следования импульсов.

Для двухщелевых дисков модулятора кольца датчика устанавливаются под углом 45 к линии, проходящей через центры оптических 15 зрачков мостика.

Фотоэлектрический автоколлиматор работает следующим образом.

Световой поток от осветителя 4 через прозрачную фаску (щель) анализирующей приз- 20 мы 3 и объектив 2 посылается на контрольный элемент 1. Перемещение объекта, передаваемое элементу 1, изменяет наклон (в горизонтальной плоскости) входящего в объектив 2 светового пучка относительно выходя- Ж щего из него. Этим обуславливается смещение автоколлимационного изображения относительно фаски анализирующей призмы 3 и изменение световых потоков на ее отражающих гранях, передаваемых по каналам оптическо- ЗО го мостика 5 — 9 на фотоприемник 13, предварительно промодулированных дисками 10 и

11 импульсного модулятора. С нагрузки фотоприемника 13 электрический импульсный сигнал поступает на резонансные контуры 14 и

15, с выхода которых снимаются соответствующие переменные составляющие электриче1 ского сигнала „и — »f поступающие совме2 стно с опорным напряжением частоты /,„на 40 измерительный блок 20. Опорное напряжение необходимо для определения знака угла рассогласования.

При отсутствии угла рассогласования с граней призмы 3 на фотоприемник 13 поступают 45 равные световые потоки, следовательно, с нагрузки фотоприемника 13 снимается последовательность импульсов одинаковой амплитуды, которая подается на контуры 14 и 15. При этом на выходе резонансного контура 15 пере1 менная составляющая частоты — /„отсутст2 вует, а на выходе контура 14 формируется только сигнал частоты.

При наличии угла рассогласования с граней призмы 3 на фотоприемник 13 идут неравные световые потоки, промодулированные импульсным модулятором, следовательно, с нагрузки фотоприемника 13 снимается последовательность импульсов, через период разной амплитуды, т. е. имеющая составляющую с частотой, равной 0,5 f„. При этом на выходе контура 15 формируется переменная состав1 ляющая частоты — f„„, которая с опорным на2

1 пряжением той же частоты fo — — f no2 дается на блок 20, а на выходе контура 14 формируется переменная составляющая частоты f .

Предмет изобретения

Фотоэлектрический автоколлиматор, содержащий объектив, анализирующую призму, оптический мостик, модулятор светового потока, формирующий импульсы фототока с частотой

f фотоприемник, датчик опорного напряжения, связанный с модулятором, схему обработки сигнала фотоприемника, измерительный блок и контрольный элемент, жестко связываемый с контролируемым объектом, отлич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, схема обработки сигнала фотоприемника выполнена в виде двух резонансных контуров, один из которых настроен на частоту f», другой — на частоту 0,5 „, а измерительный блок выполнен в виде схемы сравнения амплитуды напряжения на контурах и амплитуды опорного напряжения датчика.

462985 (пиг 1 гя,ф7„.

Х

Фиг g

Составитель Б. Минин

Техред М. Семенов

Корректоры; В. Йод и А. Н иколаева

Редактор О. Филиппова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

3 а к аз 1119 16 Изд. № 523 Тираж 782

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5