RU1774233C - Способ определени линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью - Google Patents

Abstract

Использование контрольно-измерительна  техника, волоконно-оптические измерительные системы дл  бесконтактных измерений различных физических величин например давлени , температуры, смещени , ускорени  и др Сущность изобретени  измер ют сигналы отраженного излучени  с помощью волоконно-оптических датчиков, а расходимость излучени , направл емого в центральный световод, уменьшают на величину в - в0 2 ЈМакс, где РМЭКГ максималь- но возможное угловое отклонение отражающей поверхности в числова  апертура центрального и периферийного световодов, во - расходимость излучени , направл емого в центральный световод 1 ил

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к способам измерений в контрольно-измерительной тех- нике и может быть использовано в волоконно-оптических измерительных системах дл  бесконтактных измерений различных физических величии, например давлени , температуры линейных перемещений , ускорени  и др

Известен способ определени  линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью, заключающийс  в том что направл ют излучение от источника на центральный световод волоконно-оптического датчика отражени  перпендикул рно зеркально-отражающей поверхности, регистрируют отраженный световой поток, прошедший через отвод щий световод, а о линейных перемещени х суд т по величине нормированного отраженного сигнала 1

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ определени  линейных перемещений объекта с плоской зеркально-отражающей поверхностью, заключающийс  в том. что направл ют излучение источника на центральный световод волоконно-оптического датчика отражени  перпендикул рно зеркально-отражающей поверхности, регистрируют суммарный поток отраженного излучени , прошедший через периферийные световоды , размещенные симметрично относительно центрального световода 2

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность измерений, обусловленна  чувствительностью датчика к случайным угловым перемещени м зеркально-отражающей поверхности Причины , снижающие точность измерении, заключаютс  в изменении интенсивности

-ч XJ

ND

СА) 00

света с выходных торцов центрального и периферийного световодов.

Цель изобретени  - повышение точно- сгм измерений за счет исключени  чувствительности датчика к случайным угловым перемещени м зеркально-отражающей поверхности .

На чертеже представлено устойство, иллюстрирующее способ определени  линейных перемещений.

Устройство содержит центральный световод 1 с разветвителем, два отвод щих волоконных световода 2,3, расположенные симметрично относительно центрального световода 1, причем торцы световодов 1-3, обращенные к отражающей поверхности 4, лежат в одной плоскости. Кроме того, устройство содержит фотоприемники 5-7, оптически св занные с волок оннымм световодами 1 - 3 соответственно, блок измерени  полусуммы сигналов, электрически св занный с фотоприемниками 6 и 7, блок 9 формировани  отношени  сигналов, к. которому подключены блок 8 и фотоприемник 5, коллимационное устройство 10, расположенное между источником света 11 и центральным волоконным световодом 1. Волоконные световоды 1-3 имеют одинаковый апертурный угол в, коллимационное устройство имеет апертуруый угол во, св занный с ЕМЭКС соотношением

0 - 0о 2 Емакс,

где Ј макс - максимально возможное угловое отклонение отражающей поверхности от заданного исходного положени .

Сформированный коллимационным устройством 10 пучок света от источника 11 через подвод щий торец центрального световода 1 направл ют на отражающую поверхность 4. При рассто нии Z от поверхности 4 до торцовых поверхностей световодов 1 -3, равном нулю, отраженный от поверхности 4 пучок света полностью возвращаетс  в центральный световод 1. По мере возрастани  Z отраженный от поверхности 4 пучок света распредел етс  по трем световодам 1 - 3.

При повороте отражающей поверхности 4 на угол f образующа  конуса отраженного светового пучка отклон етс  от своего первоначального положени  на угол 2е. Это означает, что если на отражающую поверхность 4 падает конус лучей, образующа  которого с нормалью к этой поверхности составл ет угол 0о 0-2к. при наличии угловых перемещений образующа  отраженного конуса лучей составл ет с нормалью к торцовой грани световода угол

01 00+2Ј 0-2Е+2Е 0.

что исключает вынужденные потери интенсивности света на поглощение в оболочке счетовода 1.

Одновременно при угловых перемещеии х поверхности 4 площадь освещенных торцовых граней световодов 2 и 3 измен етс  с противоположным знаком. При угловых перемещени х против часовой стрелки происход т уменьшение, интенсивности света

на выходе световода 2 и увеличение на выходе световода 3. При малых 8 неидентичность площадей освещенных торцовых граней световодов 2 и 3 компенсируетс  в блоке 8, осуществл ющем суммирование

сигналов с выхода блоков 6 и 7.

О линейных перемещени х объекта суд т по отношению зарегистрированных потоков излучени  с периферийных и центрального световодов.

Таким образом, при формировании отношени  сигналов в блоке 9 указанным выше способом исключаютс  две основные составл ющие погрешности определени  линейных перемещений объекта, что существенно повышает точность измерений.

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью, заключающийс  в том, что направл ют излучение источника

   на центральный световод волоконно-оптического датчика отражени  перпендикул рно зеркально отражающей поверхности, регистрируют суммарный поток отраженного излучени , прошедший через периферийные световоды, размещенные симметрично относительно центрального, отличающийс  тем, что с целью повышени  точности за счет исключени  чувствительности датчика отражени  к случайным угловым

   перемещени м зеркально отражающей поверхности , уменьшают расходимость излучени  00, направл емого в центральный световод, на величину удвоенного максимально возможного углового отклонени 

   датчика 2 к. определ емую из соотношени  0 - 00 2 к, где 0 - числова  апертура центрального и периферийного световодов, до- полнительно регистрируют поток отраженного излучени , прошедший через

   центральный световод, а о линейном пере- гистрированных потоков излучени  с пери- мещении объекта суд т по отношению заре- ферийных и центрального световодов.

   2

   1

   ,

   3

   -so: