SU1068700A1

SU1068700A1 - Linear displacement converter

Info

Publication number: SU1068700A1
Application number: SU813371083A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Потапов; Аркадий Сергеевич Бернштейн; Владимир Александрович Воробьев; Ирина Анатольевна Смирнова; Владимир Амаякович Хирунцев
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильно-Дорожный Институт; Московский Ордена Трудового Красного Знамени Станкоинструментальный Институт
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1984-01-23

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕ1ЧЕНИЯ, содержащий последовательно установленные источник оптического излучени , коллиматор, акус тический модул тор, электрический вход которого подключен к генератору , измерительный растр и фотоприемный блок, о т л и ч а ющи и тем, что, с целью повышени точности преобразовани , в нем между коллиматором и измерительным растром установлен второй акустический модул тор так, что дифракци пучка лучей -может быть осуществлена одновременно на двух ультразвуковых волнах, распростран ющихс в модул торах, в противоположных направлени х, приэтом Q каждый из модул торов оптически св зан с соответствующим участком W одной и той же группы штрихов растраLINEAR SWITCHING CONVERTER containing a sequentially installed source of optical radiation, a collimator, an acoustic modulator whose electrical input is connected to a generator, a measuring raster and a photodetector unit, in order to increase the conversion accuracy, A second acoustic modulator is installed between the collimator and the measuring raster so that the beam diffraction can be performed simultaneously on two ultrasonic waves propagating in the module Orach, in opposite directions, each of prietom Q modulators is optically coupled with the corresponding region W of the same group of raster lines

Description

1313

4J4J

1 one

О5O5

СХ)CX)

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл измерени координат треков микрочастиц на фотоснимках .The invention relates to instrumentation technology and can be used to measure the coordinates of the tracks of microparticles in photographs.

Известны фазовые растровые преобразователи перемещени , содержащие источник света, электромеханический модул тор, измерительный растр и фотоприемный блок С13.Phase transfer raster transducers are known that contain a light source, an electromechanical modulator, a measurement raster and a photodetector unit C13.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс преобразователь линейного пере мещени , содержаиций последовательно установленные источник оптического излучени , коллиматор , акустический модул тор, элетрический вход, которого подключен к генератору, измерительный растр и фотоприемный блок.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a linear displacement transducer, containing sequentially installed optical radiation source, collimator, acoustic modulator, electrical input, which is connected to a generator, a measuring raster and a photodetector unit.

Оптический блок формирует два све товых пучка, освещающих две различные системы штрихов измерительного растра, расположенные вдоль направлени перемещени 2.The optical unit forms two light beams, illuminating two different systems of the measuring raster lines, located along the direction of movement 2.

Недостатком известного устройства вл етс «аличие систематической погрешности преобразовани , возникающей вследствие неточного нанесени штрихов растра.A disadvantage of the known device is the presence of a systematic conversion error resulting from the inaccurate application of raster strokes.

Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани . The aim of the invention is to improve the accuracy of the conversion.

Указанна цель достигаетс тем, что в преобразователе линейного перемещени , сбдёржадем последовательно установленные источник оптического излучени , коллиматор, акустический модул тор, электрический вход которого подключен к генератору, измерительный pacfp и фотоприемный блок, между коллиматором и измерительным растром установлен второй акустоопти ческий модул тор так, что дифракци пучка лучей может быть осуществлена одновременно на двух ультразвуковых волнах, .распростран ю1 ихс в модул торах в противоположных направлени х при этом каждый из модул торов оптически св зан с соответствующим участком одной и той же группы штрихов растра.This goal is achieved by the fact that in the linear displacement transducer, we sequentially install an optical radiation source, a collimator, an acoustic modulator whose electrical input is connected to a generator, a measuring pacfp and a photoreceiver unit, a second acousto-optic modulator is installed between the collimator and the measuring raster, that the beam diffraction can be carried out simultaneously on two ultrasonic waves, spreading them in modulators in opposite directions with In this case, each of the modulators is optically coupled to the corresponding portion of the same group of raster strokes.

На фиг. 1 представлена схема преобразовател линейного- перемещени ; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнени акустического модул тора с возбужденными в нем ультразвуковыми волнами. Преобразователь линейного перемещени содержит последовательно распо ложенные осветитель, состо щий из источника 1 света, конденсатора 2, диафрагмы 3, коллимиругацей линзы 4, двухканальный акустооптический модул тор 5, в расположенных один над другим каналах которого распростран ютс во встречном направлении по одной бегущей ультразвуковой волне,возбужденных генератором 6. Далее расположен измерительный растр 7 и FIG. 1 shows a linear-displacement converter circuit; in fig. 2 and 3 are embodiments of an acoustic modulator with ultrasonic waves excited in it. The linear displacement transducer contains a sequentially arranged illuminator consisting of a light source 1, a capacitor 2, a diaphragm 3, a collimated lens 4, a two-channel acousto-optic modulator 5, which are located one above the other channels in the opposite direction along one traveling ultrasonic wave, excited by the generator 6. Next is the measuring raster 7 and

фотоприемное устройство 8, содержащее линзы 9 и 10 и фотоприемники 11 и 12. В световых пучках 13 и 14 точкой и крестиком указаны направлени движени акустооптического растра к наблюдателью и от наблюдател , соответственно. На фиг. 2 и 3 обозначены пьезоизлучатели 15 и 17, отражатель 18, поглотители 19 - 21.photodetector 8, containing lenses 9 and 10 and photodetectors 11 and 12. In light beams 13 and 14, the dot and cross indicate the direction of movement of the acousto-optic raster to the observer and away from the observer, respectively. FIG. 2 and 3 are indicated piezo emitters 15 and 17, reflector 18, absorbers 19-21.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Свет от источника 1 собираетс конденсатором 2, проходит через диафрагму 3 и коллимируетс линзой 4. Параллельный пучок света пересекает акустооптический модул тор 5, в котором распростран ютс одна над другой бегущие в противоположных направлени х ультразвуковые волны с длиной А. Такие волны можно возбудить с помсхцью одного пьезоизлучател 15, отражател 18 и поглотител 19 или использовать два пьезоизлучател 16 и 17 и два поглотител 20 и 21. В результат.е модул ции волйоврго фронта светового пучка каждой из ультразвуковых волн возникают два набора световых пучков - дифракционных пор дков. При распространении этих пор дков под различными углами друг.к другу мен ютс фазовые соотношени в пучках, что приводит к возникновению двух амплитудных акустооптических растров с шагом S А / движущихс со скоростью распространени ультразвука в противоположных друг другу направлени х. Направлени аттрихов этих акустооптических растров совпадают, а расположены они один под другим. Плоскости локализации как одного, так и другого акустооптического растра повтор ютс с периодом Л / , где А- длина световой волны, а перва плоскость локализации отстоит от ультразвуковой волны на рассто нии .Light from source 1 is collected by condenser 2, passes through aperture 3, and is collimated by lens 4. A parallel beam of light intersects an acousto-optic modulator 5, in which ultrasonic waves traveling in opposite directions propagate one above the other. Wavelength A. Such waves can be excited with PMS one piezo emitter 15, a reflector 18 and an absorber 19, or use two piezo emitters 16 and 17 and two absorbers 20 and 21. As a result, modulating the wave front of the light beam of each of the ultrasonic waves occurs a set of light beams - diffraction orders of magnitude. When these orders propagate at different angles, the phase relationships in the beams change to each other, which leads to the appearance of two amplitude acousto-optic rasters with a step of S A / moving with the speed of ultrasound propagation in opposite directions. The directions of the attrics of these acousto-optic rasters coincide, and they are located one under the other. The localization planes of one and the other acousto-optic raster are repeated with a period of L, where A is the light wavelength, and the first localization plane is separated from the ultrasound wave at a distance.

После сопр жени акустооптических растров, движущихс в противоположные стороны, с одним и тем же набором штрихов измерительного растра 7 образуютс два модулированных световых пучйа. Эти пучки собираютс линзами 9 и 10 и преобразуютс фотоприемниками 11 и 12 в электрические сигналы ультразвуковой частоты, фазы которых измен ютс в противоположные стороны при перемещении измерительного растра 7.After conjugation of acousto-optic rasters, moving in opposite directions, with the same set of strokes of the measuring raster 7, two modulated light lines are formed. These beams are collected by lenses 9 and 10 and are converted by photoreceivers 11 and 12 into ultrasonic frequency electrical signals, the phases of which change in opposite directions as the measuring raster 7 moves.

Целесообразно устанавливать измерительный растр 7 в одной из первых плоскостей локализации акустооптических растров, поскольку контрастность этих растров падает с увеличением номера плоскости локализацииIt is advisable to install the measuring raster 7 in one of the first localization planes of acousto-optic rasters, since the contrast of these rasters decreases with increasing number of the localization plane

Дл уменьшени вли ни рассе нного света могут быть введены апертурные диафрагмы перед фотоприемным с устройством . Таким образом, использование акустического модул тора с двум . каналами с возможностью возбузкдени в каждом из расположенных один над другим каналов по бегущей ультразвуковой волне позвол ет.повысить точность преобразовани перемещение - фаза за счет использовани одного и того же набора штрихов. При этом исключаетс составл юща погрешности измерени , возникающа из-за того, что оптические каналы разнесены по Jmнии измерительного перемещени . Эта составл юща погрешности обуслов лена неточностью нанесени штрихов . измерительного растра, в результате чего между ос ми оптических каналов уклгшываетс различное числа штрихо при различных положени х измерительного растра. Также устран етс огран чение на повышение разрешающей способности , вызванное тем, что при уве личении разрешающей способности устройства путем уменьшени длины ультразвуковой волны А плоскости локализации в квадратичной зависимости прилижаютс к акустооптическому модул тору , попада в зону расположени элементов оптического блока, что не позвол ет осуществить сопр жение акустооптического и измерительных растров при небольших волнах Л . I В данном устройстве рассто ние между акустическим модул тором и из мерительным раствором может быть уменьшено до 1-2 VW. При этом чувствительность можно повысить в 5-7 раз. Ожидаемый экономический эффект от использовани изобретени основан на повышении точности и разрешающей способности измерени и может быть определен в зависимости от вида и объема контролируемых изделий.To reduce the effect of scattered light, aperture diaphragms can be introduced in front of the photoreceiver with the device. Thus, the use of an acoustic modulator with two. channels with the possibility of scattering in each of the channels located one above the other along a traveling ultrasound wave allows one to increase the accuracy of the transformation of the displacement — phase by using the same set of strokes. In this case, the component measurement errors due to the fact that the optical channels are separated along the Jm of the measuring displacement are eliminated. This component of the error is due to the inaccuracy of the strokes. of the measuring raster, as a result of which between the axes of the optical channels, different bar numbers are set at different positions of the measuring raster. The restriction on the increase in resolution is also eliminated, because with an increase in the resolution of the device by reducing the length of the ultrasound wave A, the localization planes in a quadratic dependence approach the acousto-optic modulator and fall into the location area of the optical block elements, which does not allow coupling of acousto-optic and measuring rasters at low wavelengths L. I In this device, the distance between the acoustic modulator and the measuring solution can be reduced to 1-2 VW. In this case, the sensitivity can be increased by 5-7 times. The expected economic effect from the use of the invention is based on an increase in the accuracy and resolution of the measurement and can be determined depending on the type and volume of the products being tested.

MIIMIMiimi

ISЧмммшISHmmmsh

фиг.Зfig.Z

19nineteen

Фиг 2Fig 2

Claims

A LINEAR MOVEMENT CONVERTER containing a sequentially installed optical radiation source, a collimator, an acoustic modulator, the electrical input of which is connected to a generator, a measuring raster and a photodetector unit, which is necessary in order to increase the conversion accuracy, a second acoustic modulator is installed in it between the collimator and the measuring raster so that the beam diffraction can be carried out simultaneously on two ultrasonic waves propagating in the modulator , In opposite directions, pri'etom g each of the modulators is optically coupled with the corresponding portions of the same group of raster lines

FIG. 1