SU1504496A1 - Linear displacement dtransducer - Google Patents
Linear displacement dtransducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1504496A1 SU1504496A1 SU884361570A SU4361570A SU1504496A1 SU 1504496 A1 SU1504496 A1 SU 1504496A1 SU 884361570 A SU884361570 A SU 884361570A SU 4361570 A SU4361570 A SU 4361570A SU 1504496 A1 SU1504496 A1 SU 1504496A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- strokes
- diffraction grating
- diffraction
- groups
- transmissive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени перемещений объектов по двум координатам. Цель изобретени - повышение чувствительности датчика за счет увеличени величины полезного сигнала. Источник излучени через конденсатор 2 освещает параллельным пучком зону 6 пропускающей дифракционной решетки. Зона пропускающей решетки и отражательна двумерна дифракционна решетка, св зываема с контролируемым объектом, выполнены с периодической структурой в виде расположенных в шахматном пор дке квадратных элементов с диагонал ми, равными периоду структуры и направленными параллельно координатам контролируемых перемещений. В результате дифракции на элементах 14 зоны 6 решетки образуетс набор дифракционных пор дков, которые, отража сь и дифрагиру на элементах 14 отражательной решетки, попадают на крестообразно расположенные группы 4 и 5 штрихов прозрачной пропускающей решетки 3. Штрихи в каждой из групп 4 и 5 ориентированы перпендикул рно штрихам другой группы и направлены по координатам контролируемых перемещений. С помощью собирающих линз 9-12 продифрагировавшее на штрихах групп 4 и 5 пропускающей решетки излучение фокусируетс на светочувствительных площадках фотоприемников. Путем разворота оптического клина 7 в двух взаимно перпендикул рных плоскост х добиваютс сдвига фаз, равного ϕ/2, сигналов на выходах фотоприемников каждой из пар, установленных по направлени м измер емых перемещений, затем по изменени м сигналов с фотоприемников суд т о величине контролируемых перемещений. 3 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the movement of objects in two coordinates. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the sensor by increasing the magnitude of the useful signal. A radiation source through a capacitor 2 illuminates with a parallel beam an area 6 of the transmissive diffraction grating. The zone of the transmissive grating and the reflective two-dimensional diffraction grating associated with the object to be controlled are made with a periodic structure in the form of square elements arranged in a checkerboard pattern with diagonals equal to the period of the structure and directed parallel to the coordinates of the controlled movements. As a result of diffraction on the elements 14 of the lattice zone 6, a set of diffraction orders is formed, which, reflecting the diffraction on the elements 14 of the reflective lattice, fall into groups of 4 and 5 strokes of the transparent transmitting lattice 3 arranged in a crosswise manner. perpendicular to the strokes of another group and directed along the coordinates of the controlled displacements. With the help of the collecting lenses 9-12, the radiation diffracted on the lines of groups 4 and 5 of the transmissive grating is focused on the photosensitive areas of the photodetectors. By rotating the optical wedge 7 in two mutually perpendicular planes, a phase shift equal to ϕ / 2 is achieved, the signals at the outputs of the photoreceivers of each pair are set in the directions of the measured displacements, then the changes in the signals from the photoreceivers are judged . 3 il.
Description
елate
JiaJia
;о;about
О)ABOUT)
Фиг. fFIG. f
3150431504
на элементах 14 отражательной решетки , попадают на крестообразно расположенные группы 4 и 5 штрихов прозрачной пропускающей решетки 3. Штрихи в каждой из групп А и 5 ориентированы перпендикул рно штрихам другой группы и направлены по координатам контролируемых перемещений. С помощью собирающих линз 9-12 про- дифрагировавшее на штрихах групп А и 5 пропускающей рещетки излучениеon elements 14 of the reflective lattice, groups of 4 and 5 strokes of the transparent transmission lattice 3 are located crosswise. The strokes in each of groups A and 5 are oriented perpendicular to the strokes of the other group and are directed along the coordinates of the controlled movements. With the help of collecting lenses 9-12, the radiation diffracted on the strokes of groups A and 5 of the transmitting grid
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени перемещений объектов по двум координатам.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the movement of objects in two coordinates.
Цель изобретени - повышение чувствительности датчика за счет увеличени величины полезного сигнала.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the sensor by increasing the magnitude of the useful signal.
На фиг. 1 изображена оптическа схема датчика линейных перемещений; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - структура двумерных дифракционных решеток: а) прототипа , б) предложенного устройстваFIG. Figure 1 shows the optical layout of the linear displacement sensor; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 - structure of two-dimensional diffraction gratings: a) a prototype, b) the proposed device
Датчик линейных перемещений содержит источник 1 излучени и последовательно расположенные по ходу излучени конденсор 2, установленную неподвижно пропускающую дифракционную решетку 3, вьтолненную с двум крестообразно расположенными группами 4,5 штрихов, штрихи в группе ориентированы перпендикул рно штрихам другой группы, а зона 6 пересечени штрихов оптически св зана с конденсором 2, оптический клин 7, установленный так, что его главное сечение составл ет угол 45 со штрихами решетки 3, отражательную двумерную дифракционную решетку 8, предназначенную дл св зи с контролируемым объектом, собирающие линзы 9-12 и фотолриемники 13, расположенные по одну сторону решетки 3 с источником 1 излучени и конденсором 2 и оптически св занные с крестообразно расположенными группами 4 и 5 штрихов .The linear displacement sensor contains a radiation source 1 and a successively located along the radiation path a condenser 2, mounted with a fixed transmissive diffraction grating 3, filled with two crosswise arranged groups of 4.5 strokes, the strokes in the group are oriented perpendicular to the strokes of the other group, and the intersection zone 6 of the strokes is optically associated with the condenser 2, the optical wedge 7, installed so that its main section is an angle of 45 with strokes of the grating 3, a reflective two-dimensional diffraction grating 8, intended for communication with a controlled object, collecting lenses 9-12 and photolresectors 13, located on one side of the array 3 with a radiation source 1 and a condenser 2 and optically associated with crosswise arranged groups of 4 and 5 strokes.
Отражательна дифракционна решетка 8 и зона 6 пропускающей дифракционной решетки 3 выполнены с периодической структурой в виде расположенных в шахматном пор дке квадратныхThe reflecting diffraction grating 8 and the zone 6 of the transmissive diffraction grating 3 are made with a periodic structure in the form of square square staggered blocks.
фокусируетс на сэеточуэствительных площадках фотоприемииков. Путем разворота оптического клина 7 в двух взаимно перпендикул рных плоскост х добиваютс сдвига фаз, равного Т/2, сигналов на выходах фотоприемников каждой из пар, установленных по направлени м измер емых перемещений, затем по изменени м сигналов с фотоприемников суд т о величине контрот лируемых перемещений 3 ил.focuses on photosensitive photodetector sites. By reversing the optical wedge 7 in two mutually perpendicular planes, a phase shift equal to T / 2 is achieved, the signals at the outputs of the photoreceivers of each pair are set in the directions of the measured displacements, then, by the changes in the signals from the photoreceivers, displacement 3 Il.
,элементов с диагонал ми, равными периоду структуры и ориентированными параллельно штрихаь- групп 4 и 5 рещетки 3.elements with diagonals equal to the period of the structure and oriented parallel to the stroke-groups 4 and 5 of the lattice 3.
Датчик работает следующим образом сThe sensor works as follows with
Источник 1 излучени , наход щийс 1 radiation source located
в фокальной плоскости конденсора 2, освещает параллельным пучком зону 6 пропускающей решетки 3. Штрихи групп 4 и 5 ориентированы перпендикул рно соответствующим направлени мin the focal plane of the condenser 2, illuminates by a parallel beam the zone 6 of the transmissive grid 3. The lines of groups 4 and 5 are oriented perpendicular to the corresponding directions
измер емых перемещений. В результате дифракции света на элементах 14 структуры зоны 6 пропускающей дифракционной решетки 3 образуетс набор дифракционных пор дков, которые,measured displacements. As a result of diffraction of light on the elements 14 of the structure of zone 6 of the transmissive diffraction grating 3, a set of diffraction orders is formed, which,
отража сь и дифрагиру на элементах 14 структуры дифракционной решетки 8, попадают на группы 4 и 5 штрихов прозрачной рещетки 3. С помощью собирающих линз 9-12 прощедшее и дифрагировавшее на штрихах групп 4 и 5 решетки 3 излучение фокусируетс на светочувствительных площадках фотоприемников 13.reflecting and diffraction on the elements 14 of the structure of the diffraction grating 8 fall into groups 4 and 5 of the strokes of the transparent grid 3. With collecting lenses 9-12, the radiation that has passed through and diffracted on the lines of groups 4 and 5 of the grid 3 is focused on the photosensitive areas of the photodetectors 13.
Путем разворота оптического клинаBy turning the optical wedge
7 в двух взаимно перпендикул рных плоскост х добиваютс сдвига фаз, равного 2, сигналов на выходах фотоприемников 13 каждой из пар, установленных по направлени м измерени перемещени 7, in two mutually perpendicular planes, a phase shift of 2 is obtained, the signals at the outputs of the photodetectors 13 of each pair are set in the directions of measurement of
Из фиг. 2 видно, что световой поток , попадающий на один из фотоприемников 13, состоит из суммы двух световых потоков, образованных вFrom FIG. 2 that the luminous flux falling on one of the photodetectors 13 consists of the sum of two light fluxes formed in
результате трех взаимодействий излучений от источника света I с дифракционными решетками.the result of three interactions of radiation from light source I with diffraction gratings.
Так,первый световоГ поток после первой дифракции на структуре зоны 6 прозрачной решетки 3 идет в направлении нулевого пор дки дифракции, после второй дифракции на структуре отражательной решетки 8 идет в направлении первого пор дка дифракции, после третьей дифракции на структуре групп А и 5 прозрачной решетки 3 идет в направлении первого пор дка дифракции.So, the first light flux after the first diffraction on the structure of zone 6 of the transparent grating 3 goes in the direction of the zero diffraction order, after the second diffraction on the structure of the reflective grating 8 goes in the direction of the first diffraction order, after the third diffraction on the structure of groups A and 5 of the transparent grating 3 goes in the direction of the first order of diffraction.
Второй световой поток после первой дифракции на структуре зоны 6 прозрачной решетки 3 идет в направлении первого пор дка дифракции, после второй дифракции - в направлении минус первого пор дка дифракции после третьей дифракции - в направлении пулевого пор дка дифракции.The second light flux after the first diffraction on the structure of zone 6 of the transparent grating 3 goes in the direction of the first diffraction order, after the second diffraction in the direction minus the first diffraction order after the third diffraction in the direction of the bullet diffraction order.
Исход из известных соотношений, описывающих взаимодействие световог излучени с периодической структурой , в соответствии с дифракцией Фраунгофера, получено, что соотношение амплитуд изменени интенсивно тей световых потоков, попадаюпшх на фотоприемники 13, дл данного устройства и прототипа превьшабт А:1.Based on the known relations describing the interaction of light radiation with a periodic structure, in accordance with Fraunhofer diffraction, it was found that the ratio of the amplitudes of the change in intensity of light fluxes falling on the photodetectors 13 for this device and the prototype is different from A: 1.
Таким образом, выполнение структур пропускающей и отражательной двумерных дифракционных решеток из расположенных в шахматном пор дке квадратных элементов, развернутых под углом А5 относительно направлени измер емых перемещений дает возможность увеличить величину полезного оптического сигнала, подаваемого на фотоприемники, более чем в 4 раза, что повышает пороговуюThus, the implementation of transmissive and reflective structures of two-dimensional diffraction gratings of square elements arranged in a staggered order, turned at an angle A5 relative to the direction of the measured displacements, makes it possible to increase the value of the useful optical signal to the photodetectors by more than 4 times, which increases the threshold value
световую чувствительность датчика линейных перемещений.light sensitivity of the linear displacement sensor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884361570A SU1504496A1 (en) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | Linear displacement dtransducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884361570A SU1504496A1 (en) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | Linear displacement dtransducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1504496A1 true SU1504496A1 (en) | 1989-08-30 |
Family
ID=21348875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884361570A SU1504496A1 (en) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | Linear displacement dtransducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1504496A1 (en) |
-
1988
- 1988-01-11 SU SU884361570A patent/SU1504496A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1180685, кло G 01 В 11/02. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6333604A (en) | Relative-displacement measuring device | |
GB1516536A (en) | Measuring apparatus | |
ATE189057T1 (en) | DEVICE FOR GENERATING POSITION-DEPENDENT SIGNALS | |
JPS6023282B2 (en) | Relative displacement measuring device | |
JPS58191907A (en) | Method for measuring extent of movement | |
SU1504496A1 (en) | Linear displacement dtransducer | |
JP3198789B2 (en) | Optical encoder | |
EP0486050B1 (en) | Method and apparatus for measuring displacement | |
SU1180685A1 (en) | Linear movement pickup | |
JPH0126005B2 (en) | ||
SU1527612A1 (en) | Arrangement for optical registration of linear displacement value of diffraction grating | |
JP2675317B2 (en) | Moving amount measuring method and moving amount measuring device | |
JPH05647B2 (en) | ||
SU1464046A1 (en) | Device for measuring amplitude of angular oscillations | |
RU2047086C1 (en) | Transducer of linear movements | |
SU388292A1 (en) | PHOTOELECTRIC CONVERTER MOVEMENT - CODE | |
SU1733921A1 (en) | Linear translation converter | |
SU1093889A1 (en) | Linear displacement pickup | |
JPH03115920A (en) | Zero-point position detector | |
SU853378A1 (en) | Interference device for measuring linear and angular displacements | |
SU756197A1 (en) | Device for measuring surface rectilinearty | |
SU1651167A1 (en) | Photovoltage displacement converter | |
SU1126812A1 (en) | Device for measuring deformations of diffuse-reflective objects | |
US20070177157A1 (en) | Optical readhead | |
SU1518666A1 (en) | Method and apparatus for measuring displacement of object |