Оптический датчик перемещений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >926530 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 23.06.80 (21) 2944077/25-28

К Ф с прнсоединеннеЙезаявкн,% (23)Приоритет (51 ) М. Кл.

G 01 В 11/00

9вударстккккый кемвтет

СССР ае делам кэебретеккй

N вткрыткй

Опублнковано 07 ° 05.82. Бюллетень № 17

Дата опублнковання описания 07.05.82 (53) ЙК 531. 743 (088. 8) А.Е.Городецкий, Н.Н.Ляшенко, П.П.Кузьмин и Э.Д.Панков (72) Авторы изобретения

Ленинградский институт точной механики и оптики, Ленинградский институт водного транспорта и Ленинградский технологический институт целлюлознобумажной промышленности (71) Заявители (ЧА) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕИЕЦЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения линейных перемещений и вибраций объектов, в частности биений вращающихся валов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является оптический датчик перемещений, содержащий оптически связанные осветитель и светочувствительный преобразователь,выполненный в виде фотоприемника, растр, расположенный между ними, и электронный блок, выполненный в виде системы регистрации jlj .

Недостаток датчика заключается в том, что он не позволяет -измерять линейные перемещения объекта при его поворотах, что связано в том числе и с тем, что информация поступает в аналоговой форме.

Цель изобретения - контроль линейных перемещений объекта независимо от угла его поворота.

Поставленная цель достигается тем, что оптический датчик перемещений, содержащий оптически связанные осветитель и светочувствительный преобразователь, растр, расположенный между ними, и электронный блок, подключенный к выходу светочувствительного преобразователя, снабжен голограммой линзы, установленной по ходу излучения между осветителем и растром и механически связываемой с контролиру емым объектом, проекционным элементом, расположенным за растром и коррекционными дефлекторными элементами, светочувствительный преобразователь выполнен в виде двух фотоприемников, расположенных на прямой, перпендикулярной линиям растра, симметрично относительно оптической оси голограммы на расстоянии r от оптической оси, равном ч

r = +-----2Ка 1 где v - целое 4исло, а - шаг растра, 3 9265 электронный блок выполнен в виде формирователей импульсов, мостовой схемы сравнения и анализатора гармоник, выходы фотоприемников соединены с входами преобразователей импульсов, первые выходы которых подключены к входам мостовой схемы сравнения, а вторые к анализатору гармоник, коррекционные дефлекторые элементы установлены между проекционным элемен- tO том и фотоприемниками и электрически связаны с мостовой схемой сравнения.

На чертеже приведена принципиальная схема датчика.

Оптический датчик перемещений со- ts

1держит осветитель 1, отражательную голограмму 2 линзы, механически связываемую с контролируемым объектом и установленную соосно с осью его поворота, растр 3, проекционный

20 элемент 4, фотоприемники 5 и 1, расположенные на прямой, перпендикулярной линиям растра 3, симметрично относительно оптической оси голограммы 2 на расстоянии r относительно оптической оси, формирователи 7 и 8 импульсов, входы которых подключены к выходам фотоприемников и 6, анализатор 9 гармоник, входы которого подключены к первым выходам Формирователей 7 и 8 импульсов, мостовую схему l0 сравнения импульсов, на входы которой подаются сигналы со вторых выходов формирователей 7 и 8 импульсов, и коррекционные дефлекторные элементы 11 и 12, электрически

35 связанные с мостовой схемой 10 сравнения.

Датчик работает следующим обра— зом.

40 Осветитель 1 подсвечивает отражательную голограмму 2 линзы. При оптическом сопряжении голограммы 2 и линейного растра 3 и отсутствии виброперемещений контролируемого объекта, при вращении последнего образуется

45 изображение двух зонных решеток Френеля, которые проекционным элементом ч переносятся в плоскость фотоприемников 5 и 6. Фазы освещенности изображений эонных решеток сдвинуты относительно друг друга на 180 что приводит к освещению центра одной решетки, в то время, как в центре изображения другой решетки засвет" ка отсутствует. При наличии виброперемещений, т.е. при взаимном смещении голограммы 2 и линейного растра 3 в направлении, перпендикулярном лини30

:ям растра, изменяются фазы освещен ности изображений зонных решеток, и происходит их поперечное смещение

Формирователи 7 и 8 импульсов пр. изводят разделение постоянной и переменной составляющей сигналов фотоприемников и 6. Переменная составляющая сигналов подается в анализатор 9 гармоник, а постояннная - в мо товую схему 10.

Переменная составляющая выходного сигнала анализатора 9 гармоник по частоте пропорциональна величине смещения объекта.

В мостовой схеме 1О сравнения производится сравнение постоянной составляющей сигнала с опорным напряжением. Тем самым определяется знак перемещения, при этом формируется электрический сигнал коррекции положения изображений зонных решеток френеля на светочувствительных площадках фотоприемников и 6, который подается на коррекционные дефлекторные элементы 11 и 12, выполненные, например, в виде поворотных зеркал.

Таким образом, снабжение голограммой линзы и проекционным элементом оптического датчика при. предлагаемом выполнении светочувствительного преобразователя и электронной схемы позволяет получить информацию о линейном перемещении независимо от поворота объекта.

Формула изобретения

Оптический датчик перемещений, содержащий оптически связанные осветитель и светочувствительный преобразователь, растр, расположенный между ними, и электронный блок, подключенный к выходу светочувствительного преобразователя, о т л и ч аю щ и " с я тем, что, с целью контроля линейных перемещений объекта независимо от угла его поворота, он снабжен голограммой линзы, установленной по ходу излучения между осветителем и растром и механически связываемой с контролируемым объектом, проекционным элементом, расположенным за растром, и коррекционными дефлекторными элементами, светочувствительный преобразователь выполнен в виде двух фотоприемников, расположенных на прямой, перпендикулярной линиям растра, сиМметрично относитель5 926530 6 но оптической оси голограммы на рас- входам мостовой схемы сравнения, а стоянии r от оптической оси, равном вторые к анализатору гармоник, коррекционные дефлекторные элементы ус-тановлены между проекционным эле-. ментом и фотоприемниками и электрически связаны с мостовой схемои срав. нения.

Составитель С. Грачев

Техред Т.Маточка Корректор А.Ференц:

° Ф

Редактор Е.Лушникова

Заказ 2954/35 Тираж 614 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3t-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент!,г.Ужгород, ул.Проектная, 4

v г

2 а где v -целое число, а -шаг растра, электронный блок выполнен в виде формирователей импульсов, мостовой схемы сравнения и анализатора гармоник, to выходы фотоприемников соединены с входами преобразователей импульсов, первые выходы которых подключены к

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мироненко А.А. Фотоэлектрические измерительные системы. М., "Энер .

-ия", 1967, с.22 (прототип).