SU1499122A2

SU1499122A2 - Устройство контрол угловых перемещений

Info

Publication number: SU1499122A2
Application number: SU874300219A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Юрлов; Владислав Васильевич Пузырев; Александр Нефедович Максимов
Original assignee: Научно-исследовательский институт прикладной геодезии
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1989-08-07

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике. Цель изобретени - повышение точности измерений угловых перемещений путем снижени погрешности, обусловленной ненулевой длительностью фронта стробирующих импульсов. Цель изобретени достигаетс тем, что световой пучок от источника 1 отражаетс от зеркала 2, св зываемого с объектом, пройд через объектив 3, акустооптическую чейку (АОЯ) 4, объектив 5 и диафрагму 6, попадает на приемник 7 излучени . В АОЯ 4 возбуждаютс звуковые колебани сигналом от генератора 8, промодулированным модул тором 9. Угловое перемещение пропорционально рассто нию светового пучка от торца АОЯ 4, которое определ етс измерением времени распространени колебаний от торца АОЯ 4 до светового пучка. Целое число периодов колебаний, прошедших до светового пучка, измер етс длительностью одного из состо ний триггера 10, а дробна часть периода измер етс фазометром 13 по отфильтрованному сигналу. 1 ил.

Description

14)

31А99

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в точном машиностроении дл контрол угловых и линейных перемещений объекта и вл етс усовершенствованием устройства по авт.св. № 1191732. .

Цель изобретени - повышение точности измерений угловых перемещений путем снижени погрешности, обусловленной ненулевой длительностью фронта стробирующих импульсов.

На чертеже представлена схема устройства .

Устройство содержит оптически св занные источник 1 когерентного излучени , зеркало 2, св зываемое с объектом , первый объектив 3, акустооптичес кую чейку 4 (АОЯ).второй объектив 5, диафрагму 6 и приемник 7 излучени , блок обработки сигнала, содержащий генератор 8 стробирующих импульсов, модул тор 9, включенный между генератором 8 и электрическим входом акус- тооптической чейки А, бистабильный пороговый элемент 10 (например,триггер ) , включенный между выходом генератора В и приемником 7 излучени , первый полосовой фильтр 1 1 , настроен- ный на частоту N-й гармоники, вход которого соединен с выходом генератора 8, второй полосовой фильтр 12, настроенный на частоту N-й гармоники, вход которого соединен с выходом при- емника 7 излучени , и фазометр 13, входы которого соединены с выходами полосовых фильтров 11 и 12. Зеркало 2 помещаетс в переднем фокусе объектива 3.

Устройство работает следующим образом .

Пучок света от источника 1 падает на зеркало 2 и преобразуетс в скани- рующий пучок. Отраженный от зеркала 2 пучок падает на объектив 3, . на выходе из которого преобразуетс пучок сканирующий параллельно самому себе и сфокусированный в плоскости рас- пространени акустической волны в АОЯ 4. Пройд (Объектив 3, пучок падает под углом Брегга к фронту акустической волны на АОЯ 4, где в результате акустооптического взаимодейст- ВИЯ испытьшает дифракцию, Продифраги- рованна часть пучка падает на объектив 5. Пройд объектив 5, продифраги- рованна часть пучка попадает на приемник 7 излучени , помещенный в заднем фокусе объектива 5 и св занный с вторым входом бистабильного порогового элемента 10 и входом полосового фильтра 11.

Непродифрагированна часть пучка поглощаетс диафрагмой 6. Стробирую- щий импульс с выхода генератора 8 стробирующих импульсов поступает на вход модул тора 9 несущей частоты и на первый вход бистабильного элемента 10, перевод его в вьжлюченное состо ние, а также на вход полосового фильтра 12. Модул тор 9 работает в режиме импульсной модул ции. В момент по влени импульса от генератора 8 стробирующих импульсов модул тор 9 генерирует радиоимпульс, преобразуемый в АОЯ 4 в ультразвуковую волну, котора через промежуток времени , равный времени ее пробега от входного торца АОЯ до пересечени пучка света, вызывает дифракцию это- г о пучка .Дифрагированный пучок формирует импульс на выходе приемника 7, который переводит бистабильный элемент 10 во включенное состо ние. Длительность единичного импульса на выходе бистабильного элемента равна времени распространени ультразвуковой волны от торца АОЯ 4 до опорного светового пучка и определ ет угловое смещение объекта.

Полосовые фильтры 11 и 12 настроены на частоту N-й гармоники генератора стробирующих импульсов, где номер гармоники N удовлетвор ет неравенству

1 N 7 - 1 , (1)

t f

где Т - период следовани строб-импульсов; /J, - максимальна погрещность

временной задержки импульса на выходе приемника излучени .

Последовательно формирующиес стробирукнцие импульсы с генератора В поступают на вход полосового фильтра 12 N-й гармоники. На выходе полосового фильтра 12 выдел етс гармонический сигнал с частотой, в N раз превышающий частоту следовани стробирующих импульсов, и с нулевой фазой,подаетс на вход фазометра 13 в качестве опорного сигнала.

Задержанна последовательность импульсов с приемт1ка 7 излучени

поступает на полосовой фильтр 11 N-й гармоники. На выходе полосового фильтра II по вл етс гармонический сигнал с частотой N-й гармоники и фазовым сдвигом, пропорциональным рассто нию, проходимому ультразвуковой волной от торца АОЯ 4 до светового пучка. Этот фазовый сдвиг содержит целое число га периодов 2ff и дробную часть 1. Фазометр измер ет с погрешностью пор дка одной дес той градуса дробную часть Lf , Число целых периодов m может быть определено оператором по длительности единичного импульса на выходе бистабильного элемента путем делени этой длительности на период N-й гармоники и выделени целой части аналогично прототипу. Выполнение неравенства (1) означает, что период N-Й гармоники больше максимальной погрешности определени времени задержки и , что позвол ет точно определить число целых периодов m и избежать грубых ошибок.

Угловое положение объекта определ етс оператором по формуле V Т . f

р ( 2у).

(2)

где V - скорость ультразвуковой волны в ЛОЯ;

f - фокусное рассто ние. Погрешность измерени составл ет

величину

V Т dt/

f N 2 г

(3)

10 где /11/- погрешность измерени фазо метра 13.

Claims

Формула изобретени

Устройство контрол угловых перемещений по авт.св. № I19)732, отличающеес тем, что, с целью повьппени точности измерени , оно снабжено первьи и вторьм полосовыми фильтрами, настроенными на частоту N-й гармоники генератора стро- , бирующих импульсов, и фазометром, причем вход первого полосового фильтра подключен к выходу генератора стро- бирующих импульсов, вход второго полосового фильтра подключен к выходу приемника излучени , а выходы полосовых фильтров подключены к фазомет- РУ.