Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений

 

О П И С А Н И Е (п)676862

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.10.77 (21) 2537393/18-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. К, G 01В 9!02

Государствениый комитет

СССР по делам изобретениЯ и открытий (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (53) УДК 531.71 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.07.79 (72) Авторы изобретения

А. К. Полонин, В. В. Попов, В. Е. Карпов, Д. А. Коган и Б. М. Михайлов (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт

ВПТУ

Фй1зд 1:;О11СЯЗ (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретенйе относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных перемещений, амплитуд вибрации.

Известно оптико-электронное устройство для измерения линейных размеров деталей, содержащее интерферометр с кареткой, интерференционный модулятор, две щелевые диафрагмы, светоделительную пластину, два фотоэлектрических преобразователя, два усилителя, два фазовых демодулятора, счетчик и интерполятор (1).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений из-за наличия двух каналов преобразования светового сигнала в электрический и соответственно двух каналов обработки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений, содержащее последовательно расположенные интерференционную оптическую систему, щелевую диафрагму, дискретный фотопреобразователь, схему счета и подключенный к ее выходу реверсивный счетчик (2).

Регистрируя смещение границы раздела двух соседних интерференционных полос, однозначно определяют линейное перемещение объекта, 2

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, которая определяется шириной отдельных светочувствительных элементов, составляющих

5 дискретный преобразователь, и их числом, укладывающихся на ширине одной полосы.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

10 Указанная цель достигается тем, что оно снабжено поворотным устройством, коммутатором и блоком управления, выход дискретного фотопреобразователя подключен к первому входу коммутатора, второй вход

15 которого подключен к первому выходу блока управления, а выход — к первому входу схемы счета, второй вход которой подключен к второму выходу блока управления, дискретный фотопреобразователь выполнен

20 в виде матрицы, закрепленной на поворотном устройстве и располагаемой под углом к интерференционной картине.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

25 Устройство содержит интерференционную оптическую систему 1, щелевую диафрагму

2, матричный дискретный фотопреобразователь 3, поворотное устройство 4, коммутатор 5, блок б управления, схему 7 счета, 30 реверсивный счетчик 8.

676862

3 работает следующим обраУстройство зом.

Оптическая система 1 формирует интерференционную картину, из которой при помощи щелевой диафрагмы 2 вырезается од- 5 на интерференционная полоса (темная или светлая) . Матричный дискретный фотопреобразователь 3 поворачивается относительно этой полосы при помощи поворотного устройства 4 йа угол а, который выбирают 10 исходя из условия срабатывания первого элемента каждого столбца вслед за последним элементом предыдущего столбца, В общем случае величину угла а можно определить из соотношения 15 а = arctg а + -d

+ 9) п.б + (n — 1) с где а, b — геометрические размеры отдельного элемента; 20

n — число элементов в столбце;

d — pасстояние между элементами в строке; с — расстояние между элементами в столбце; 25 р — угол наклона полос в интерференционной картине, относительно вертикальной оси.

Т1ри смещении объекта происходит движение полос интерференционной картины, 30 . При попадании границы радела двух по-- - лос на поверхность отдельного элемента фотопреобразователя он переходит в новое состояние — из «1» в «О» или из «О» в «1», в зависимости от порядка следования полос. 35

Из всех элементов матричного фотопреобразователя 3 только один находится в переходном состоянии. Поскольку через него проходит граница раздела полос, то все предыдущие элементы находятся в состоя- 40 нии, противоположном последующим («1» и

«О» или «О» и «1»).

Опрос элементов матричного фотопреобразователя производится при помощи коммутатора 5, который определяет элемент, 45 находящийся в переходном состоянии, и передает счетный импульс с него в схему 7 счета. Блок 6 управления служит для управления работой коммутатора 5 и обеспечивает подключение того из элементов 50 матричного фотопреобразователя, для которого выполняется условие нахождения всех предыдущих и последующих для него элементов в противоположных состояниях.

Реверсивный счет полос происходит за счет того, что коммутатор опрашивает три элемента матричного фотопреобразователя — рабочий, который находится в переходном состоянии, предыдущий для него и последующий. В зависимости от того, какой элемент вслед за рабочим переходит в переходное состояние, блок управления выдает команду для схемы счета и реверсивного счетчика на суммирование или вычитание счетных импульсов.

Таким образом, размещение матричного дискретного фотопреобразователя под углом а к интерференционной картине и введение в устройство коммутатора и блока управления позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния ширины элемента и расстояния между элементами на разрешающую способность устройства.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для измерения линейных перемещений, содержащее последовательно расположенные интерференционную оптическую систему, щелевую диафрагму, дискретный фотопреобразователь, схему счета и подключенный к ее выходу реверсивный счетчик, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено поворотным устройством, коммутатором и блоком управления, выход дискретного фотопреобразователя подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, а выход — к первому входу схемы счета, второй вход которой подключен к второму выходу блока управления, дискретный фотопреобразователь выполнен в виде матрицы, закрепленной на поворотном устройстве и располагаемой под углом к интерференционной картине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Мю 194330, кл. G 01B 9/02, 1965.

2. Преснухин Л. Н. Фотоэлектрические преобразователи информации, М., Машиностроение, 1974, с. 180 — 183, 676862

Составитель М. Иорданский

Техред А. Камышникова Корректор А. Степанова

Редактор T. Морозова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1534/7 Изд. № 428 Тираж 866 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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