SU1504496A1 - Linear displacement dtransducer - Google Patents

Linear displacement dtransducer Download PDF

Info

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
Application number
SU884361570A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Степанович Геранькин
Евгений Анатольевич Телеляев
Алексей Викторович Горьков
Геннадий Васильевич Назаров
Вячеслав Владимирович Ануфриенко
Original Assignee
Московский институт электронной техники
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский институт электронной техники filed Critical Московский институт электронной техники
Priority to SU884361570A priority Critical patent/SU1504496A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1504496A1 publication Critical patent/SU1504496A1/en

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

;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)

Формула изобретени Invention Formula Датчик линейных перемещений, содержащий источник излучени  и последовательно расположенные по ходу излучени  конденсор, неподвижно установленную пропускающую дифракционную решетку, выполненную с двум  крестообразно расположенньгми группами штрихов, штрихи в группе ориентированы перпендикул рно штрихам другой группы, оптический клин, установленный так, что его главное сечение составл ет угол 45 со штрихами пропускающей дифракционной решетки,A linear displacement sensor containing a radiation source and a successively arranged along the radiation condenser, a fixed transmissive diffraction grating made with two groups of strokes arranged crosswise, the strokes in the group are oriented perpendicular to the strokes of the other group, the optical wedge installed so that its main section is em angle 45 with the strokes of the transmission diffraction grating, отражательную двумерную дифракционную решетку, предназначенную дл  св зи с контролируемым объектом, собирающие линзы и фотоприемники, расположенные по одну сторону пропускающей дифракционной решетки, с источником излучени  и конденсатором и оптически св занные с крестообразно расположенными группами штрихов.a reflective two-dimensional diffraction grating intended for communication with a controlled object, collecting lenses and photodetectors located on one side of the transmissive diffraction grating, with a radiation source and a capacitor and optically associated with crosswise-arranged groups of strokes. отличающийс  тем, что.characterized in that. 30thirty 3535 с целью повышени  чувствительности датчика, отражательна  дифракционна  решетка и часть пропускающей дифракционной решетки, оптически св занна  с конденсором, выполнены с периодической структурой в виде расположенных в шахматном пор дке квадратных элементов с диагонал ми, равными периоду структуры, и ориентированными параллельно штрихам про- 4Q пускающей дифракционной решетки.In order to increase the sensitivity of the sensor, the reflective diffraction grating and part of the transmissive diffraction grating, optically connected to the condenser, are made with a periodic structure in the form of square elements arranged in a staggered pattern equal to the structure period and parallel to the 4Q strokes that start up diffraction grating. -  - К- f(K- f ( . 2. 2 фие.Зfie.Z
SU884361570A 1988-01-11 1988-01-11 Linear displacement dtransducer SU1504496A1 (en)

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)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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