RU78946U1 - DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE Download PDFInfo
- Publication number
- RU78946U1 RU78946U1 RU2008126747/22U RU2008126747U RU78946U1 RU 78946 U1 RU78946 U1 RU 78946U1 RU 2008126747/22 U RU2008126747/22 U RU 2008126747/22U RU 2008126747 U RU2008126747 U RU 2008126747U RU 78946 U1 RU78946 U1 RU 78946U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- central
- fiber
- peripheral
- signal
- fibers
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Устройство измерения линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью, содержащее центральный световод с разветвителем, периферийные отводящие волоконные световоды, расположенные симметрично относительно центрального световода с одинаковым апертурным углом θ, фотоприемники, оптически связанные с центральным и периферийными волоконными световодами соответственно, блок измерения полусуммы сигналов, электрически связанный с фотоприемниками периферийных световодов, блок формирования отношения сигналов, к которому подключены блок измерения полусуммы сигналов и фотоприемник центрального световода, коллимационное устройство, расположенное между источником излучения и центральным волоконным световодом с апертурным углом θ, связанным с θ соотношением θ-θ≥2ε, где ε- максимально возможное угловое отклонение отражающей поверхности от заданного исходного положения, отличающееся тем, что периферийные световоды размещены по длине окружности симметрично относительно центрального световода, при этом блок измерения полусуммы сигналов электрически связан с фотоприемниками периферийных световодов, а к блоку формирования отношения сигналов подключены блок измерения полусуммы сигналов периферийных световодов и фотоприемник центрального световода.A device for measuring linear displacements of objects with a flat mirror-reflecting surface, containing a central fiber with a splitter, peripheral fiber optic fibers located symmetrically with respect to the central fiber with the same aperture angle θ, photodetectors optically coupled to central and peripheral fiber fibers, respectively, a half-signal measurement unit electrically connected to the photodetectors of the peripheral optical fibers, a signal conditioning unit, the half-signal measuring unit and the photodetector of the central fiber, a collimation device located between the radiation source and the central fiber with the aperture angle θ associated with θ by the ratio θ-θ≥2ε, where ε is the maximum possible angular deviation of the reflecting surface from the given initial position characterized in that the peripheral optical fibers are placed along the circumference symmetrically with respect to the central optical fiber, while the unit for measuring the half-sum of the electric signals it is connected with photodetectors of peripheral optical fibers, and a half-signal measuring unit of peripheral optical signals and a photodetector of the central optical fiber are connected to the signal ratio forming unit.
Description
Предложенное техническое решение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в волоконно-оптических измерительных системах для бесконтактных измерений различных физических величин, например, давления, температуры, линейных перемещений и др.The proposed technical solution relates to measuring technology and can be used in fiber-optic measuring systems for non-contact measurements of various physical quantities, for example, pressure, temperature, linear displacements, etc.
Наиболее близким техническим решением является устройство определения линейных перемещений объекта с плоской зеркально-отражающей поверхностью, содержащее центральный световод с разветвителем, два периферийных отводящих волоконных световода, расположенных симметрично относительно центрального световода с одинаковым апертурным углом θ, фотоприемники, оптически связанные с центральным и периферийными волоконными световодами соответственно, блок измерения полусуммы сигналов, электрически связанный с фотоприемниками периферийных световодов, блок формирования отношения сигналов, к которому подключены блок измерения полусуммы сигналов и фотоприемник центрального световода, коллимационное устройство, расположенное между источником излучения и центральным волоконным световодом с апертурным углом θ0, связанным с θ соотношением θ - θ0 ≥2εmах, где εmах - максимально возможное угловое отклонение отражающей поверхности от заданного исходного положения (см. патент РФ №1774233 класс G01N 21/55 07.11.1992 Бюл.№41).The closest technical solution is a device for determining the linear displacements of an object with a flat mirror-reflecting surface, containing a central optical fiber with a splitter, two peripheral output fiber optical fibers located symmetrically with respect to the central optical fiber with the same aperture angle θ, photodetectors optically coupled to the central and peripheral optical fibers accordingly, a half-signal measuring unit electrically connected to peripheral photodetectors optical fibers, a signal ratio generating unit to which the half-signal measuring unit and the photodetector of the central optical fiber are connected, a collimation device located between the radiation source and the central fiber optical fiber with an aperture angle θ 0 associated with θ by the relation θ - θ 0 ≥2ε max , where ε max - the maximum possible angular deviation of the reflecting surface from a given initial position (see RF patent No. 1774233 class G01N 21/55 11/07/1992 Bull. No. 41).
Недостатком известного устройства является то, что исключить случайные угловые перемещения можно только относительно одной оси A disadvantage of the known device is that to exclude random angular displacements can only be relative to one axis
вращения, заданной парой периферийных световодов, размещенных симметрично относительно центрального световода. Кроме того, чувствительность данного датчика к линейными перемещениям ограничена также этими двумя периферийными световодами.rotation given by a pair of peripheral optical fibers placed symmetrically with respect to the central optical fiber. In addition, the sensitivity of this sensor to linear movements is also limited by these two peripheral optical fibers.
Цель настоящего технического решения - увеличение чувствительности и повышение точности измерений за счет исключения влияния случайных угловых перемещений зеркально-отражающей поверхности при ее вращении относительно осей вращения, лежащих в плоскости торцевых граней центрального и периферийных световодов.The purpose of this technical solution is to increase the sensitivity and increase the accuracy of measurements by eliminating the influence of random angular movements of the mirror-reflecting surface during its rotation relative to the axis of rotation lying in the plane of the end faces of the central and peripheral optical fibers.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве измерения линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью, содержащем центральный световод с разветвителем, периферийные отводящие волоконные световоды, расположенные симметрично относительно центрального световода с одинаковым апертурным углом θ, фотоприемники, оптически связанные с центральным и периферийными волоконными световодами соответственно, блок измерения полусуммы сигналов, электрически связанный с фотоприемниками периферийных световодов, блок формирования отношения сигналов, к которому подключены блок измерения полусуммы сигналов и фотоприемник центрального световода, коллимационное устройство, расположенное между источником излучения и центральным волоконным световодом с апертурным углом θ0, связанным с θ соотношением θ - θ0 ≥2εmах, где εmах - максимально возможное угловое отклонение отражающей поверхности от заданного исходного положения, периферийные световоды размещены по длине окружности попарно симметрично относительно центрального световода, при этом блок измерения полусуммы сигналов электрически связан с фотоприемниками периферийных световодов, а к блоку формирования The solution of this problem is provided by the fact that in the device for measuring the linear displacements of objects with a flat mirror-reflecting surface containing a central fiber with a splitter, peripheral output fiber optics located symmetrically relative to the central fiber with the same aperture angle θ, photodetectors optically coupled to the central and peripheral fiber optic fibers, respectively, the half-signal measuring unit, electrically connected to the photodetectors, is peripheral x optical fibers, a signal-ratio generating unit, to which a half-signal measuring unit and a photodetector of the central optical fiber are connected, a collimation device located between the radiation source and the central fiber optical fiber with an aperture angle θ 0 associated with θ by the relation θ - θ 0 ≥2ε max , where ε max - maximum possible angular deviation of the reflecting surface from a predetermined reference position, the peripheral light guides are arranged along the circumference in pairs symmetrically with respect to the central waveguide, When this half-sum signal measuring unit electrically connected to the photodetectors peripheral fibers and to block the formation of
отношения сигналов подключены блок измерения полусуммы сигналов периферийных световодов и фотоприемник центрального световода. the signal ratios are connected to the half-sum measurement unit of the signals of the peripheral optical fibers and the photodetector of the central optical fiber.
На фигуре 1 представлено устройство, вид сверху (т.е. взаимное размещение световодов 1 - 7, расположенных в устройстве попарно), на фигуре 2 - функциональная схема устройства (условная развертка).The figure 1 shows the device, a top view (i.e., the mutual placement of the optical fibers 1 to 7, located in the device in pairs), in figure 2 - functional diagram of the device (conditional scan).
Устройство содержит центральный световод 1 (фиг.1) и n пар периферийных световодов 2, 3, 4, 5, 6, 7 (на фиг 1 n = 3), каждая из которых расположена симметрично относительно центрального световода 1, что в n раз увеличивает число степеней свободы зеркально-отражающей поверхности 8 при ее вращении относительно этих осей.The device contains a central optical fiber 1 (Fig. 1) and n pairs of peripheral optical fibers 2, 3, 4, 5, 6, 7 (in Fig. 1 n = 3), each of which is located symmetrically with respect to the central optical fiber 1, which increases n times the number of degrees of freedom of the mirror-reflecting surface 8 when it rotates relative to these axes.
На фигуре 2 изображен центральный световод 1 с разветвителем, периферийные световоды 2, 3, 4, 5, 6, 7, расположенные как показано на фиг.1. Торцы световодов 1 - 7, обращенные к отражающей поверхности 8, лежат в одной плоскости. Кроме того, устройство содержит фотоприемники 9 - центральный и 10 - периферийные, оптически связанные с волоконными световодами 1 и 2, 3, 4, 5, 6, 7 соответственно, блок 11 суммирования 2n сигналов, блок 12 формирования отношения сигналов, к которому подключены фотоприемник центрального световода 9 и блок 11. Коллимационное устройство 13 имеет апертурный угол θ0, связанный с εmах соотношением θ - θ0 ≥2εmах, где εmах - максимально возможное угловое отклонение отражающей поверхности от заданного исходного положения. Устройство содержит источник излучения 14.The figure 2 shows the Central fiber 1 with a splitter, peripheral fibers 2, 3, 4, 5, 6, 7, located as shown in figure 1. The ends of the optical fibers 1 to 7, facing the reflective surface 8, lie in the same plane. In addition, the device contains photodetectors 9 — central and 10 — peripheral, optically coupled to fiber optical fibers 1 and 2, 3, 4, 5, 6, 7, respectively, block 11 for summing 2n signals, block 12 for generating a signal ratio to which the photodetector is connected the central fiber 9 and block 11. The collimation device 13 has an aperture angle θ 0 associated with ε max by the relation θ - θ 0 ≥2ε max , where ε max is the maximum possible angular deviation of the reflecting surface from a given initial position. The device contains a radiation source 14.
Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:
Сформированный коллимационным устройством 13 пучок света от источника 14 через подводящий торец центрального световода 1 попадает на отражающую поверхность 8. При расстоянии Δz от торцевых поверхностей световодов 1 - 7 до отражающей поверхности 8, равном The light beam formed by the collimation device 13 from the source 14 passes through the inlet end of the central fiber 1 to the reflective surface 8. At a distance Δz from the end surfaces of the optical fibers 1 to 7 to the reflective surface 8, which is equal to
нулю, отраженный пучок света полностью возвращается в центральный световод 1. По мере возрастания Δz отраженный от поверхности 8 пучок света попадает на все 7 граней световодов 1-7.zero, the reflected light beam completely returns to the central fiber 1. As Δz increases, the light beam reflected from surface 8 enters all 7 faces of the optical fibers 1-7.
Суммирование интенсивности света с выходных торцов световодов 2-7 и ее измерение увеличивает отношение зарегистрированных потоков излучения с периферийных 2-7 и центрального 1 световодов в n раз, где n - число пар периферийных световодов 2-7, расположенных симметричного относительно центрального световода 1 Действительно, если у аналога функциональная зависимость выходного сигнала от величины линейных перемещений, формируемого как отношение P зарегистрированных потоков излучения с периферийных и центрального световодов, определяется выражением:The summation of the light intensity from the output ends of the optical fibers 2-7 and its measurement increases the ratio of the registered radiation fluxes from the peripheral 2-7 and the central 1 optical fibers n times, where n is the number of pairs of peripheral optical fibers 2-7 located symmetrical relative to the central optical fiber 1 if the analog has a functional dependence of the output signal on the value of linear displacements, which is formed as the ratio P of registered radiation fluxes from peripheral and central optical fibers, the expression zheniem:
где S - площадь каждого из двух освещенных периферийных световодов при заданном Δz, α - радиус сердцевины центрального световода, то в предлагаемом устройстве аналогичное выражение имеет вид:where S is the area of each of the two illuminated peripheral optical fibers for a given Δz, α - the radius of the core of the Central fiber, then in the proposed device a similar expression has the form:
где n - число пар периферийных световодов,where n is the number of pairs of peripheral fibers,
Отсюда следует, что масштабный коэффициент функции P(Δz), определяемый как тангенс угла наклона функции, в n раз превосходит соответствующий параметр у аналога, а следовательно, увеличивает чувствительность датчика.It follows that the scale factor of the function P (Δz), defined as the tangent of the angle of inclination of the function, n times exceeds the corresponding parameter of the analogue, and therefore increases the sensitivity of the sensor.
При этом в предлагаемом устройстве исключается влияние угловых перемещений при наклонах зеркально-отражающей поверхности относительно n осей вращения, как показано на фигуре 1.In this case, the proposed device eliminates the influence of angular displacements when the slopes of the mirror-reflecting surface relative to n rotation axes, as shown in figure 1.
Таким образом, предложенное техническое решение увеличивает чувствительность датчика и повышает точность измерений.Thus, the proposed technical solution increases the sensitivity of the sensor and increases the accuracy of the measurements.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126747/22U RU78946U1 (en) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126747/22U RU78946U1 (en) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU78946U1 true RU78946U1 (en) | 2008-12-10 |
Family
ID=48232756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008126747/22U RU78946U1 (en) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU78946U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU182811U1 (en) * | 2017-12-28 | 2018-09-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | FIBER OPTICAL SENSOR |
-
2008
- 2008-07-02 RU RU2008126747/22U patent/RU78946U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU182811U1 (en) * | 2017-12-28 | 2018-09-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | FIBER OPTICAL SENSOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | A review of recent developed and applications of plastic fiber optic displacement sensors | |
EP0415579A1 (en) | Touch probe | |
CN104335067A (en) | Coordinate measurement system and method | |
CN104698468A (en) | Fiber optic coherent ranging device and method | |
CN105333815A (en) | Super lateral resolution surface three-dimensional online interference measuring system based on spectral dispersion line scanning | |
JPS62197711A (en) | Optically image forming type non-contacting position measuring apparatus | |
EP2718666A1 (en) | Coupled multi-wavelength confocal systems for distance measurements | |
RU78946U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE | |
CN113310507A (en) | Optical fiber SPR sensor for measuring displacement and angle, calibration device and method | |
RU78947U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE | |
CN104503079B (en) | Michelson interferometer type optical path correlator integrating double optical paths in same optical fiber | |
US20120316830A1 (en) | Coupled multi-wavelength confocal systems for distance measurements | |
CN105841720B (en) | Use the optical fiber white light interference (FBG) demodulator of two parallel reflective faces | |
US5355209A (en) | Device for measuring the diameter of an object that is largely cylindrical, for example an optical fiber, without contact | |
CN107702734A (en) | A kind of spatial phase modulation type laser interferometry instrument and method | |
US20080130014A1 (en) | Displacement Measurement Sensor Using the Confocal Principle with an Optical Fiber | |
Depiereux et al. | Fiber-based white-light interferometer with improved sensor tip and stepped mirror | |
RU2223462C2 (en) | Method and device for evaluating parameters of spatial position and roughness of part surface | |
RU2644994C1 (en) | Angular-motion transducer | |
US9739644B2 (en) | Interferometric rotary encoder | |
CN1257384C (en) | High precision two-dimensional narrow angle measuring method | |
RU2804679C1 (en) | Fibre-optic displacement sensor | |
Gates et al. | A confocal interferometer for pointing on coherent sources | |
RU1774233C (en) | Method of determining linear displacement of objects with flat mirror-reflection surface | |
Lu et al. | Additional Error of Optical Path Measurement Caused by Radial GRIN Lens With Mispositioned Sample |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090703 |