SU1254296A1

SU1254296A1 - Fibre-optical meter of shifts of object

Info

Publication number: SU1254296A1
Application number: SU843777690A
Authority: SU
Inventors: Богдан Степанович Вус
Original assignee: Институт Прикладных Проблем Механики И Математики Ан Усср
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1986-08-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может использоватьс дл бесконтактного измерени век- тора статических и колебательньрс смещений в широком диапазоне частот. Целью изобретени вл етс одновременное измерение трех составл ющих вектора перемещени объекта за счет применени световода специальной конструкции . В волоконно-оптическом измерителе перемещений, содержащем источник света, световод, фотоприемники и регистрирующие приборы, световод измерител состоит из подвод щих и отвод щих светопроводников, образу- к цих с одной стороны общий измерительный торец световода, состо щий из крестообразно расположенных подвод щих и отвод щих светопроводников , а с другой стороны - передающий торец и четыре приемных торца, причем общий измерительный торец установлен симметрично с зазором из перемещающегос объекта. Конструкци световода позвол ет измер ть не только нормальную, но и тангенциальные сос- тавл нщие перемещений объекта. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. i W ю елThe invention relates to a measurement technique and can be used for non-contact measurement of a static and vibration displacement vector over a wide frequency range. The aim of the invention is the simultaneous measurement of the three components of the object displacement vector by using a light guide with a special design. In a fiber-optic displacement meter, which contains a light source, light guide, photodetectors and recording devices, the light guide meter consists of supply and output light conductors, forming a common measuring end of the light guide on one side, consisting of cross-shaped supply lines and output on the other hand, the transmitting end and four receiving ends, the common measuring end is installed symmetrically with a gap from the moving object. The design of the fiber allows to measure not only the normal, but also the tangential components of the displacement of the object. 1 h. item f-ly, 1 ill. i w you ate

Description

Изобретение относитс к измери- тельной технике и может использоватьс дл бесконтактного измерени вектора статических и колебательных смещений в широком диапазоне частот. The invention relates to a measurement technique and can be used for contactless measurement of a vector of static and vibrational displacements in a wide frequency range.

Целью изобретени вл етс одновременное измерение трех составл ю- пщх вектора перемещений объекта за счет применени световода специальной конструкции.The aim of the invention is the simultaneous measurement of the three components of the vector of movement of an object through the use of a fiber of a special design.

На чертеже приведена функциональна схема волоконно-оптического измерител перемещений.The drawing shows a functional diagram of a fiber optic displacement meter.

Волоконно-оптический измеритель перемещений объекта содержит свето- вод 1, отражатель 2, устанавхтваемый на объекте, четыре фотоприемника 3- 6 и источник 7 света, которые оптически св заны между собой, а также три усилител 8,9 и 10, три регист- рирующих. блока 11, 12 и 13и сумматор 14, световод 1 выполнен в виде пакетов подвод щих и отвод щих светопроводов , одни концы которых объединены и вл ютс общим торцом све товода 1, расположенным перед отражателем 2, вторые концы подвод щих пакетов световодов расположены пере источником 7 света, вторые концы пакетов отвод щих светопроводов уста- новлены перед фотоприемниками 3-6, общий торец световода 1 выполнен в форме квадрата, отвод щие пакеты св тоАроводов расположены крестообразно сторонам этого квадрата, причем сто роны квадратов сечений пакетов отвод щих светопроводов в три раза меньше чем стороны квадрата общего торца световода 1 отражатель 2 имеет форму квадрата со стороной в два раза большей стороны квадрата сечени пакета отвод щих светопроводов, первьй 3 и четвертый 6 фотопркемники св заны с одной парой пакетов отвод щих светопроводов, расположенные:: на про тивоположныж сторонах квадрата общего торца световода 1, а второй 4 и третий 5 фототгриемники - с другой парой, выходы второго 4 и третьего 3 фотоприемников соединены соответ- ственво с инвертирующим и н€;инверти румции входами второго усилител 9, а выходы первого 3 и четвертого 6 фотоприемников - с инвертирующим и неинвертирупцим входами третьего усилител 10, выход сумматора 14 со дщнен с входом первого усилител 8, выхода второго 9 и третьего 10 усил The fiber optic displacement meter of the object contains a light guide 1, a reflector 2 mounted on the object, four photodetectors 3-6 and a light source 7 that are optically interconnected, as well as three amplifiers 8.9 and 10, three recording . block 11, 12 and 13 and the adder 14, the light guide 1 is made in the form of a package of supply and output light guides, one ends of which are combined and are a common end of the light guide 1, located in front of the reflector 2, the second ends of the supply light guide packets are located before the source 7 light, the second ends of the packets of the outgoing light guides are installed in front of the photodetectors 3-6, the common end of the light guide 1 is made in the form of a square, the outlet packets of the wires are located crosswise to the sides of this square, and the outgoing light guides are three times smaller than the sides of the square of the common end of the light guide 1, the reflector 2 has the shape of a square with a side twice the side of the square of the cross section of the packet of the outgoing light guides, the first 3 and the fourth 6 are the intertwins with one pair of the packages of the outgoing light guides located :: on the opposite sides of the square of the common end of the light guide 1, and the second 4 and third 5 photogenerators - with a different pair, the outputs of the second 4 and third 3 photodetectors are connected respectively to the inverting and inverting points the inputs of the second amplifier 9, and the outputs of the first 3 and fourth 6 photodetectors - with inverting and non-inversion inputs of the third amplifier 10, the output of the adder 14 with the input of the first amplifier 8, the output of the second 9 and the third 10 amplifiers

телей teley

подключены соответственно ко входам второго 12 и третьего 13 регистрирующих блоков, а входы сумматора 14 - к входам фотоприемников 3- 6. Дл увеличени точности и стабилизации измерений волоконно-оптический измеритель перемещений объекта также содержит п тый фотоприемник 15, установленный перед источником 7 света первьй усилитель 8 снабжен вторым входом, противоположной первому входу пол рности, подключенным к выходу п того фотоприемника 15, и все фотоприемники 3-6 и 15 закреплены на общей теплопровод щей пластине.connected respectively to the inputs of the second 12 and third 13 recording units, and the inputs of the adder 14 to the inputs of photodetectors 3-6. To increase the accuracy and stabilize the measurements, the fiber optic object displacement meter also contains a fifth photodetector 15 installed in front of the light source 7 the first amplifier 8 is provided with a second input opposite to the first polarity input connected to the output of the fifth photodetector 15, and all photodetectors 3-6 and 15 are fixed on a common heat-conducting plate.

Волоконно-оптический измеритель перемещений объекта работает следующим образом. Световой поток источника 7 света по подвод щим светопроводам поступает на отражатель 2, а затем по отвод щим светопроводам - на фотоприемники 3-6. Модул ци светового потока, проход щего по световоду 1, зависит от рассто ни о между отражателем 2 и общим торцом световода 1, а также от степени перекрыти крестообразно расположенных пакетов отвод щих светопроводов отражателем 2. В случае симметричного расположени отражател 2 относительно общего торца световода 1 световые потоки, поступающие на входы фотоприемников 3-6, равны и создают одинаковые напр жени на выходах этих фотоприемников, что в свою очередь обеспечивает нулевые значени на выходах дифференциальных усилителей 9 и 10. Смещение в тангенциальном направлении отражател 2 относительно общего торца световода 1 приводит к рассогласованию световых потоков, поступающих на фотоприемники 3-6. Усилители 9 и 10 вырабатывают сигналы , пропорциональные составл ющим тангенциального смещени отражател 2. Сигналы с фотоприемников 3-6 суммируютс сумматором 14 и усиливаютс усилителем 8.«Так как сумма этих сигналов не зависит от тангенциального смещени отражател 2 на выходе усилител 8 формируетс сигнал, пропорциональный нормальноиу смещению отражател 2. Сигналы на выходе усилител 8, 9 и 10 регистрируютс регистрирующими блоками, 11, 12 и 13. Дл увеличени точности измерени сигнал с фотоприемника 15, пропорциональный интенсивности излучени источника 7Fiber-optical meter movement of the object works as follows. The luminous flux of the light source 7 comes through the supply light lines to the reflector 2, and then through the light guide lines to the photodetectors 3-6. The modulation of the light flux passing through the optical fiber 1 depends on the distance between the reflector 2 and the common end of the optical fiber 1, as well as the degree of overlapping of the cross-sectional packets of the optical light guide lines by the reflector 2 in the case of a symmetrical reflector 2 relative to the common end of the optical fiber 1 the light fluxes entering the inputs of photodetectors 3-6 are equal and create the same voltage at the outputs of these photodetectors, which in turn ensures zero values at the outputs of differential amplifiers 9 and 10. Displacement in the tangential direction of the reflector 2 relative to the common end of the light guide 1 leads to a mismatch of the light fluxes entering the photodetectors 3-6. The amplifiers 9 and 10 produce signals proportional to the components of the tangential displacement of the reflector 2. The signals from the photoreceivers 3-6 are summed by the adder 14 and amplified by the amplifier 8. "Since the sum of these signals does not depend on the tangential displacement of the reflector 2 at the output of the amplifier 8, a signal proportional to the reflector's normal displacement 2. Signals at the output of amplifier 8, 9, and 10 are recorded by recording blocks, 11, 12, and 13. To increase the measurement accuracy, the signal from the photodetector 15 is proportional to the intensity of Scientists source 7

света, подаетс на второй вход усилител 8, что компенсирует вли ние изменени интенсивности излучени . Дл уменьшени вли ни температурного дрейфа чувствительности фотоприемников 3-6 и 15 их температура уравниваетс теплопровод щей пластиной.light is applied to the second input of amplifier 8, which compensates for the effect of a change in the intensity of the radiation. In order to reduce the temperature drift effect of the sensitivity of the photodetectors 3-6 and 15, their temperature is equalized with a heat-conducting plate.

Claims

1. A fiber-optic measuring instrument for moving an object, containing an optically interconnected light source, a light guide, a reflector mounted on an object, and a first photodetector, a first amplifier and a first recording unit, a light guide made in the form of packages of supply and discharge light guides, some the ends of which are combined and are a common U end of the fiber located in front of the reflector, the second ends of the supply packages of the light guides are located in front of the light source, characterized in that, in order to simultaneously measure of the three component vector displacements of the object, it is equipped with the second, third and fourth photodetectors, the second and third amplifier, adder, second and three recording blocks, the common end of the optical fiber is made in the form of a square and is formed by packets of inlet and four packets removal} of beam light pipelines, pickets of discharge light wires, wires diss. They are laid crosswise on the sides of this square, and the sides of the square of the cross section of the packet of diverting light guides are three times smaller.

ten

t5

Yu 25 so

2542964

than the side of the square of the common end of the fiber, the reflector has the shape of a square with a side twice the side of the square of the cross section of the package of the diverting light guides, the second ends of the packets of the diverting light guides are installed in front of the photoreceivers so that the first and fourth photodetectors are connected with one pair of packets side light guides located on opposite sides of the square of the common end of the fiber, and the second and third photodetectors are connected to another pair, the outputs of the second and third photodetectors are connected respectively -retarded and the inverting input of the second amplifier neinvertirukhtsim, and outputs the first and fourth photodetectors - the inverting and non-inverting inputs of the third amplifier, the output of the adder is connected to the input of the first amplifier, the outputs of the second and third amplifiers, respectively connected to the inputs of the second and third recording blocks, and. adder input - to the outputs of all photodetectors.

2. The meter according to claim 1, characterized in that, in order to increase accuracy and stabilize the measurements, it is equipped with a fifth photoreceiver mounted in front of the light source, the first amplifier is provided with a second input opposite to the first polarity input, and all photodetectors are mounted on a common heat conducting plate.

Composer J.Kurbatov Editor A.Drlinich Tehred A.Kravchuk

Order 4709/43 Edition 670 Subscription

VNVDPI USSR State Committee

for discovery inventions 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production floor: a game enterprise, Uzhgorod, Projecto st., 4

Proofreader M.Maksinishynets