SU1350488A1 - Устройство дл измерени линейных смещений - Google Patents

Abstract

Устройство дл  измерени  линейных смещений относитс  к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретечи - повышение точности за счет осуществлени  возможности управлени  параметрами дифракционной картины.Пучок от источника 1 попадает на полуплоскость 3, дифрагирует по ней, через отражатель 4, выполненный в виде призмы-диэдра, установленного на объекте, проходит плоскопараллельную пластину 5, установленную с возможностью наклона относительно распространени  излучени ,и попадает на полу- плоскость 6, образующую с полуплоскостью 3 дифракционную щель. Объектив 7 формирует дифракционную картину, параметры которой несут информацию о перемещении объекта, что анализируетс  с,помощью щели 8 и регистрируетс  фотоприемником 9 блока усилени  и регистрации. 1 з.п. ф-льг, 1 ил. f (Л Ai 8 11 со ел о 4 00 QO

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении и прикладной геодезии.

Цель изобретени  - повышение точности за счет управлени  параметрами дифференциальной картины.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник, излу- ,например лазер 1, и расположенные последовательно. по ходу излучени  формируюшую оптическую систему 2, полуплоскость (нож) 3, отражатель 4, закрепленный на контролируемом объекте и выполненньм в виде, например, призмы-диэдра или двух зеркал, имеющих угол 90° между отражаюш;ими поверхност ми , плоскопараллельную стек- 20 при неподвижном объекте,на котором

л нную пластину 5, закрепленную с возможностью -наклона относительно .направлени  распространени  излучени , отраженного отражателем 4, вторую полуплоскость 6, образующую вмес- 25 и продольном направлени х относительно направлени  распространени  лазерного пучка.

После смещени  контролируемого объекта на величину ± aL рассто ние

30 между полуплоскост ми 3 и 6 дифракционной щели устройства изменитс  на величину ± 2AL, что приведет к изменению эффективной ширины щели и искажению дифракционной картины в плос25 кости анализа, т.е, изменению угловой координаты зарегистрируемого минимума дифракционной картины.

Изменение координаты минимума компенсируют плавным поворотом плос40 копараллельной пластины 5 на угол о, добива сь возвращени , одноименного минимума искаженной дифракционной картины в прежнее положение. Измерив

те с полуплоскостью 3 дифракционную щель и закрепленную с возможностью перемещени  в двух взаимно перпендикул рных плоскост х относительно направлени  распространени  излучени , объектив 7, в фокальной плоскости которого установлен фотоэлектрический анализатор, состо щий из щели

8и фотоприемника 9, и блок усилени  к регистрации сигнала, включающий подключенный к выходу фотоприемника

9усилитель 10 и соединенный с ним регистратор 11 сигналов (например, цифровой вольтметр).

Устройство работает следующим образом.

Лазерный пучок от источника кол- лимируетс  форми)ующей оптической системой 2 и попадает на полуплоскость 3, неподвижно установленную перед объективом системы 2, Пучок дифрагирует на полуплоскости 3 и направл етс  вдоль контролируемой трассы на отражатель 4, отразившись поочередно от двух его поверхностей напр.авл етс  в о.братном направлении, причем конструкци  отражател  обеспечивает сохранение углов падающих на него лучей и пространственное смещение лазерного пучка о тноситель- но первоначального направлени . Далее лазерный пучок направл етс  через нормально расположенную плоскопараллельную пластину 5 на вторую полу-

угол о/ , производ т вычисление вели- 45 чины линейного смещени  контролируемого объекта по формуле

IL h

(:-Ц

2п

siii2( if) 2sin tf

-,,

50 причем знак линейного смещени  определ етс , знаком угла поворота о( плоскопараллельной пластины, а число 2 в знаменателе свидетельствует о повышении чувствительности измерений,

55 присущей всем методам контрол , использующим отражатели.

Фиксирование положени  минимума в плоскости анализа при помощи фотоэлектрического анализатора в значиштоскость 6, образующую с первой полуплоскостью 3 дифракционную щель. После дифракции на второй полуплоскости 6 щели пучок направл етс  в объектив 7, которьм формирует дифракционную картину Фраунгофера в своей фокальной плоскости (плоскости анализа ) , в которой установлен фотоэлектрический анализатор, состо щий из щели 8 и фотоприемника 9. При помощи перемещени  щели 8 вдоль плоскости анализа осуществл етс  измерение угловой координаты одного из минимумов дифракционной картины, при зтом электрический сигнал с фотоприемника 9 поступает в усилитель 10 и затем на. регистратор 11 сигналов. Юстировка устройства производитс 

закреплен отражатель 4 и производитс  путем микроподвижек второй полуплоскости дифрационной щели 6, имеющей возможность перемещений в поперечном

угол о/ , производ т вычисление вели- 45 чины линейного смещени  контролируемого объекта по формуле

h

(:-Ц

2п

siii2( if) 2sin tf

-,,

причем знак линейного смещени  опреел етс , знаком угла поворота о( плоскопараллельной пластины, а число 2 в знаменателе свидетельствует о повышении чувствительности измерений,

присущей всем методам контрол , использующим отражатели.

Фиксирование положени  минимума в плоскости анализа при помощи фотоэлектрического анализатора в значи31

.тельной мере упрощено, так как угол Ч посто нен, кроме того, путем юстировки полуплоскости 6 можно заранее добитьс  такого распределени  освещенности в дифракционной картине, которое обеспечивает повышение отношени  сигнал - шум при регистрации минимума . Дл  вычислени  liL необходимо

измерить только величину угла о1 накло-iQ усилени  и регистрации сигнала, злек- на плоскопараллельной пластины 5, причем путем оптимального подбора толщины h пластины 5 и выбора показател  преломлени  стекла, из которотрически св занный с анализатором, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно .снабжено отражателем, выполненго изготовлена пластина, можно варьи- 15 ным в виде призмы-диэдра, располагаемой на объекте контрол , и плоско- параллельной пластиной, установленной с возможностью наклона относительно направлени  распространени  излучени , отраженного призмой-диэдром, одна из полуплоскостей расположена между оптической системой и призмой-диэдром, а друга  - между объективом и пластиной .

2, Устройство по п.1, отличающее с   тем, что, с целью осуществлени  1остировки устройства, друга  полуплоскость установлена с возможностью перемещени  в двух взаимно перпендикул рных плоскост х относительно направлени  распространени  излучени .

ровать чувствительностью и диапазоном производных измерений. Учитыва , что первые минимумы дифракционной картины можно наблюдать под весьма малыми углами Lffi °, то измерение 20 угла компенсированного наклона пластины  вл етс  определ ющей составл ющей погрешности измерений L, что позвол ет при правильном выборе конструкции осуществл ть высокочастотные 25 измерени  линейных смещений. Следует также отметить, что в расчетную формулу не входит величина рассто ни  до контролируемого объекта, что весьма важно дл  проведени  равноточных зо измерений линейных смещений вдоль всей контролируемой трассы.

Редактор Н.Гунько

Составитель В.Климова

Техред Л.Олийнык Корректор А.Обручар

Заказ 5249/40Тираж 677 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35 Раушска  наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Формула изобретени 

1. Устройство дл  измерени  линейных смещений,содержащее источник излучений и расположенные последовательно по ходу излучени  формирующую оптическую систему, объектив и фотоэлектрический анализатор изображени , две непрозрачные полуплоскости и блок

усилени  и регистрации сигнала, злек

трически св занный с анализатором, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно .снабжено отражателем, выполнен

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1 . Устройство для измерения линей- ·_ ных смещений,содержащее источник излучений и расположенные последовательно по ходу излучения формирующую оптическую систему, объектив и фотоэлектрический анализатор изображения, две непрозрачные полуплоскости и блок усиления и регистрации сигнала, электрически связанный с анализатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено отражателем, выполненным в виде призмы-диэдра, располагаемой на объекте контроля, и плоскопараллельной пластиной, установленной с возможностью наклона относительно направления распространения излучения, отраженного призмой-диэдром, одна из полуплоскостей расположена между оптической системой и призмой-диэдром, а другая - между объективом и пластиной.
2. 2. Устройство поп.1, отличающееся тем, что, с целью осуществления Ъстировки устройства, другая полуплоскость установлена с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно направления распространения излучения.