Измерительный преобразователь угловых перемещений

 

О П И С А Н И Е < 945651

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соцетскик

Социапистичесиик

Республик (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 14. 08. 80 (21) 2972676/25-28 (5) ) Щ. Кл.

3 с присоединением заявки М

G 01 В 11/26

6@ударсжнкы11 комитат

СССР во делам язобретевн11 н ОТ3фытв11 (23) Приоритет (опубликовано 23 07.82. Бюллетень М 27 (53) уды(531«71.

:531,14(088.8) Дата опубликования описания 25.07.82 (72) Авторы изобретения

П.С. Дерус, В.H. Кудрявцев и (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации угловых перемещений различных объектов.

Известно устройство для измерения относительного перемещения объектов, содержащее фоточувствительный преобразователь,. в котором записана голограмма градуированной линейки, причем преобразователь жестко прикреплен к

1О одному из объектов, а пучок света для освещения голограммы направлен под постоянным углом (11.

Однако точность измерения такого устройства невысока, так как голограмма дает искажение изображения предмета, и точность изображения шкалы меньше, чем точность самой шкалы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому- zo результату является измерительный преобразователь угловых перемещений, содержащий последовательно расположенные источник излучения, две идентичные круговые растровые шкалы, одна из .которых установлена неподвижно, а другая предназначена для закрепления на контролируемом объекте, круговой светособирающий элемент и фотоприем" ник 12).

Однако в устройстве не обеспечен интегральный съем информации, что приводит к недостаточной точности измерений. Это связано с большой массой и моментом трения поворотной части круговых растровых шкал. Круговой светособирающий элемент, выполненный в виде системы зеркал, конструктивно сложен, Цель изобретения - повышение точности измерений, уменьшение габаритов и упрощение конструкции преобразователя °

Поставленная цель достигается тем, что в измерительном преобразователе угловых перемещений, содержащем последовательно расположенные источник излучения, две идентичные круговые

945651 растровые шкалы, одна из которых ус-тановлена неподвижно, а другая предназначена для закрепления на контролируемом объекте, круговой светособирающий элемент и фотоприемник, круго" вая растровая шкала, предназначенная для закрепления на контролируемом объекте, выполнена в виде голограммы, а установленная неподвижно круговая растровая шкала нанесена непосредст- 10 венно на круговой светособирающий элемент, выполненный в виде голограммы, записанной при заданных условиях.

На фиг. 1 изображен преобразова" тель, в котором подвижная голограмма выполнена в встречных пучках по схеме

Денисюка; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема записи голограммы кругового светособираюцего элемента.

2О

Измерительный преобразователь угловых перемещений содержит источник 1 света, зеркало 2, фотоприемник 3, круговой светособирающий элемент, выполненный в виде голограммы 4.25 на которую методом копирования нанесена неподвижная круговая растровая шкала 5, голограмму б, закрепленную, например, с помощью клея, на регулируемой оправе 7, светопоглощающую пластину 8, регулировочные винты 9, фланец 10, крепежные винты 11. На фиг. 1 также изображены измеряемый объект 12 и пучки 13- 1$ света, Запись голограммы кругового светособирающего устройства производится следующим образом.

Линза 16 (фиг. 3 ) корми-рует сходящийся опорный пучок l7, ось которого перпендикулярна плоскости голограммы 4, Центром схождения опорного пучка является точка 0 (место расположения подвижной голограммы). Диффузно рассеивающий свет предмет 18, размеры которого не превышают размер чувствительной площадки фотоприемни- 4> ка 3, освещается пучком l9 света.

Диафрагма 20 служит для предохранения круговой зоны записи голограммы от посторонней засветки. До обработки голограммы на нее контактным спо- 50 собом. нанесена круговая растровая шкала 5, В результате получается круговая растровая шкала, у которой прозрачные промежутки являются участками голограммы. 55

Регулируемую оправу 7 с закрепленной на ней голограммой б и светопоглощающей .пластиной 8 устанавливают на контролируемом объекте 12 так, чтобы центр изображения совпадал с осью вращения объекта 12, при этом совмещают изображение, восстановленное от голограммы 6, с неподвижной круговой растровой шкалой 5. Биения изображения растровой шкалы устраняются путем перемещения оправы 7 с помощью регулировочных винтов 9 до тех пор, пока центры круговых растровых шкал не совпадут с осью вращения измеряемого объекта 12, после чего оправу 7 крепежными винтами 11 закрепляют на фланце 10.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Пучок 13 света от источника 1, отражаясь от зеркала 2, направляется перпендикулярно к плоскости голограммы 6. Попадая на голограмму 6 часть пучка 13 отражается, испытывая дифракцию (пучок 14 ) и образует действительное изображение круговой растровой шкалы. Другая часть пучка 13 проходит через прозрачную основу голограммы 6 и попадает на светособирающую пластину .8. Если в преобразователе используется источник белого све-, та, голограмма 6, обладая селективными свойствами, отражает излучение только в узком спектральном интервале ° Таким образом, независимо от типа используемого источника света, на голограмму 4 попадает излучение с узким спектром. Расходящийся пучок 14 света является сопряженным относитель" но сходящегося опорного пучка при записи голограммы 4, поэтому, в результате дифракции, голограмма будет да" вать действительное. изображение диффузного предмета с размерами чувствительной площадки фотоприемника. В зависимости от положения штрихов поворотной и неподвижной круговых растровых шкал интенсивность дифрагированного света, попадающего в фотоприемник 3, меняется в пределах поворота голограммы 6 на шаг деления шкалы. Таким образом, при вращении измеряемого объекта 12 вместе с голограммой 6, происходит модуляция дифрагированных лучей. В дальнейшем обработка измерительного сигнала, снимаемого с фотоприемника 3, производится известными способами.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно уменьшить габариты и вес поворотных частей преобразователя, повышает его быстродействие. Бла945651 годара тому, что круговое светособи" рающее устройство выполнено в виде голограммы, на которую нанесена неподвижная круговая растровая шкала, значительно упрощается конструкция .самого преобразователя.

Предлагаемый измерительный преобразователь угловых перемещений с круговым E интегральным отсчетом позволяет повысить точность измерений, так как -от голограммы восстанавливается изображение только одной шкалы, а другая шкала нанесена контактным путем с большой точностью.

При интегральном съеме информации погрешность отсчета меньше межшаговой погрешности неподвижной шкалы. Точность измерения повысится и из-за уменьшения динамической погрешности.

Все это позволяет расширить область 20 применения предлагаемого преобразователя. Изобретение особенно- полезно при измерении неравномерности вращения валов в малогабаритных и маломощных механизмах, например в аппаратуре маг- 25 нитной записи.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь угловых перемещений, содержащий последо- вательно расположенные источник излучения, две идентичные круговые растровые шкалы, одна из которых установлена неподвижно, а другая предназначена для закрепления на контролируемом объ,,екте, круговой светособирающий эле; мент и фотоприемнйк, о т л и ч а юшийся тем, что с целью повышения точности измерений, уменьшения га" баритов и упрощения конструкции преоб, разователя, круговая растровая шкала, предназначенная для закрепления на контролируемом объекте, выполнена в виде голограммы, а установленная непо" движно круговая растровая шкала нанесена непосредственно на круговой светособирающий элемент, выполненный в ви— де голограммы, записанной при заданных условиях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2147514, кл. С 01 В 11/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР 462066, кл. G 01 В 11/26, 1975 (прототип).

Фиг. Я

Составитель С. Грачев

Редактор О. Юоковецкая Техреа М. Рейвес Корректор Л. Бокша

Заказ 5312/57 Тираж о14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130)5 Москва Ж-)5д Раушская наб. цд 4/5

Филиал ППП патент", г. Ужгород, ул.. Проектная,