Устройство для измерения линейных микроперемещений поверхностей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120778 (21) 2648352/18-28 () М с присоединением заявки ¹

Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий

Q 01 В 21/02 (23) ПриоритетОпубликовано 300980. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 300980

М) УД (531. 715. 27 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.Я.Хаймзон, В.М.Дубовой и Е.И.Галицыйа (71) Заявитель. Винницкий политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных микроперемещений поверхностей.

Известно устройство для измерения амплитуды вибраций, содержащее монохроматический источник света, интерферометр с экраном и окуляром и механический прибор с задающим генератором (11.. Недостатком устройства являются низкая точность и малое быстродействие, обусловленное наличием в устройстве перемещающихся узлов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения линейных микроперемещений поверхностей, содержащее источник монохроматического света, фокусирующую линзу, соосную источнику монохроматического света, фотомикросicon, расположенный под заданным углом к оптической оси источника монохроматического света, регистратор и блок формирования сигнала обратной связи, соединенный входом с выходом фотомикроскопа, а выходами - с фокусирующей линзой и регистратором (21.

Это устройство также не обеспечивает точности, быстродействия и надежности измерений из-эи наличия

5 в устройстве перемещающихся узлов.

Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и надежности измерений.

Для этого в устройстве блок фор10 мирования сигнала обратной связи выполнен в виде линии задержки, соединенной входом с выходом фотомикроскопа, компаратора, соединенного прямым входом с выходом фотомикрос15 копа, а инверсным входом с выходом линии задержки, счетного тригге- ра, соединенного входом с выходом компаратора, узла вычитания, соеди« ненного входами с выходами счетно20 ro триггера, и интегратора, соединенного входом с выходом узла.вычитания,а выходом - с входом регистратора,а фокусирующая линза выполнена в виде цилиндрического электросптического кристалла,размещенного в заземленном цилиндрическом электроде, внутри которого коаксиально расположен управляющий электрод, соединенный с выходом интегЗО ратора.

767512

На чертеже изображена схема предложенного устройства, Устройство содержит источник

1 монохроматического света, Фоку сирующую линзу 2, соосную источнику 1, фотомикроскоп 3, расположенный под заданным углом к оптической оси источника 1 монохроматичес; кого света, регистратор 4 и блок 5 формирования- сигнала обратной связи, соединенный входом с выходом фотомикроскопа 3, а выходами — с фокусирующей линзой 2 и регистратором 4.

Блок 5 выполнен в виде линии б задержки, соединенной входом с вы- . ходом фотомикроскопа 3, компаратора

7, соединенного прямым входом с выходом фотомикроскопа 3, а инверсным входом — с выходом линии б задержки, счетного триггера 8, сое диненного входом с выходом компаратора 7, узла 9 вычитания, соединенного входами с выходами счетного триггера 8, и интегратора 10, соединенного входом с выходом узла 9 вычитания, а выходом — со входом регистратора 4.

Фокусирующая линза 2 выполнена в виде цилиндрического электрооп тического кристалла 11, размещенного в заземленном цилиндрическом электроде 12, внутри которого коаксиально расположен управляющий электрод 13, соединенный с выходом ин- тегратора 10. устройство работает следующим образом.

В процессе измерения световой пучок оТ источника 1 монохроматического света с помощью фокусирующей линзы 2 фокусируется на контролируемую поверхность 14. При этом яркость точки падения светового пучка на контролируемую поверхность максимальна. При перемещении контролируемой поверхности 14 из на чального положения яркость точки падения лучей уменьшается, что при водит к уменьшению сигнала на выходе фотомикроскопа 3.

В результате вычитания предыдущего значения сигнала фотбмикроскопа 3 из текущего значения на выходе компаратора 7 формируется отрицательный импульс, изменяющий состояние триггера 8. Пуи этом полярность выходного напряжения узла 9 вычитания изменяется на противоположную, что приводот к уменьшению выходного напряжение интегратора 10. Уменьшение выходного найряжения интегратора 10 приводит к уменьшению электрического поля между электродами 13 и 12, приложен" "%ого к электрооптическому кристаллу 11, а следовательно, к уменьшению его показателя преломления, что приводит к увеличению фокус" ного расстояния.

Если контролируемая поверхность удалилась от фокусирующей линзы!

2, то увеличение фокусного расстояния приведет к росту яркости точки падения света. На выходе компаратора 7 формируется положйтельный импульс, не влияющий на состояние триггера 8; и выходное напряжение интегратора 10 будет уменьшаться о до тех пор, пока фокусное расстояние не привысит расстояние от контролируемой IIOB:ýðõíooòè 14 до фокусирующей линзы 2. При этом на выходе компрататора 7 вновь сфор15 мируется импульс отрицательной полярности. Состояние триггера 8 изменится, выходное напряжение интегратора 10 начнет увеличиваться, фокусное расстояние — умень; шается, и т.д. Таким образом фокус фокусирующей линзы 2 будет колебаться.около некоторого положения, совпадающего с положением контролируемой поверхности 14, Амплитуда колебаний тем меньше, чем больше коэффициент передачи компрататора

7 и узла 9 вычитания, и может быть пренебрежимо малой.

По выходному напряжению интегратора 10, пропорциональному фокусЗО ному расстоянию фокусирующей линзы

2, можно судить о положении контролируемой поверхности 14, а следовательно и о ее перемещении.

Преимуществами устройства являЗЗ ются высокое быстродействие и надежность, обусловленные отсутствием механически перемещающихся узлов, а также высокая точность измерения, обусловленная компенсационной структурой измерительного устройства и высокой чувствительностью компаратора.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейныя микроперемещений поверхностей, содержащее источник монохроматического света, фокусирующую линзу, соосную источнику монохроматического света, фотомикроскоп, расположенный под заданным углом к оптической оси источника монохроматического света, регистратор и блок формирования сигнала обратной связ,и, соединенный входом с выходом фотомикроскопа, а выходами — с фокусирующей линзой и регистратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, быстЩ родействия и надежности измерений, блок формирования сигнала обратной связи выполнен в виде линии задержки, соединенной входом с выходом фотомикроскопа, компаратора, соединенного прямым входом с вы767512

Составитель П.Юров

Техред А.Цепанская Корректор Г.Решетник

Редактор Г.улыбина

Заказ 7178/34 Гираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 ходом фотомикроскопа, а инверсным входом - c выходом линии задержки, счетного триггера, соединенного входом с выходом компратора, узла вычитания, соединенного входами с выходами счетного триггера, и интегратора,соединенного входом с вы-, ходом узла вычитания,а выходом — с входом регистратора,а фокусирующая линза выполнена в виде цилиндрического электрооптического крис талла, размещенного в заземленном цилиндрическом электроде, внутри которого коаксиально расположен управляющий электрод, соединенный с выходом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 428199, кл. G 01 В9/00, 1972.

2. Воронцов Л.Н. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. М., Машиностроение, 1965, с. 194-196 (прототип).