SU1562704A1 - Устройство дл измерени перемещени диффузно отражающей поверхности объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет оперативной калибровки коэффициента преобразовани  устройства. Источник 4 света с помощью объективов 5, 6 формирует на диффузно отражающей поверхности 21 световое п тно. Объектив 3 осуществл ет построение отраженного светового п тна на фотоприемнике 2. При перемещении диффузно-отражающей поверхности 21 измен етс  сигнал, снимаемый с фотоприемника 2. Сигнал выдел етс  в измерительном блоке 9 с помощью блока 11 выделени  переменной и посто нной составл ющих. Генератор 15 с помощью привода 8 осуществл ет перемещение плоскопараллельной пластины 7, периодически осуществл ющей изменение длины хода лучей, что приводит к перефокусировке п тна на диффузно отражающей поверхности 21. Динамически запоминающие устройства 12, 13, 14 с помощью генератора 15 и инвертора 16 осуществл ют синхронную обработку сигнала. Калибровочный сигнал выдел етс  блоком 17 вычитани  и с помощью блоков 18, 19, 20 измен ет интенсивность излучени  источника 4 света. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использова- но дл  бесконтактного измерени  величины линейных микроперемещений и амплитуды вибраций участков объектов с диффузно отражающими поверхност ми.

Цель изобретени  - повышение точ- ности измерени  за счет оперативной калибровки коэффициента преобразовани  устройства.

На чертеже приведена функциональна  схема устройства.

Устройство содержит оптический блок 1, выполненный в виде оптически св занных фотоприемника 2, коллимиру- н цего объектива 3, источника 4 света, коллимирующего объектива 5, фокусиру- ющего объектива 6, плоскопараллельной пластины 7, св занной с приводом 8, измерительный блок 9, выполненный в виде усилител  10, вход которого Подключен к фотоприемнику 2, блока 11 выделени  переменной и посто нной Составл ющих, вход которого подключен К выходу усилител  10, динамических запоминающих устройства 12-14, информационный вход динамического запоми- нающего устройства 12 подключен к Первому выходу, а информационные входы динамических запоминающих устройств 13 и 14 подключены к второму выходу блока 11 выделени  переменной и посто нной составл ющих, генератора 15, выход которого соединен с приводом 8 и управл ющим входом динамического запоминающего устройства 14 и инвертора 16, вход которого подклю- пен к генератору 15, выход инвертора 16 соединен с управл ющими входами динамических запоминающих устройств 12 и 13, блока 17 вычитани , входы которого подключены к выходам динамических запоминающих устройств 13 и 14, источника 18 опорного напр жени , блока 19 сравнени , входы которого подключены к источнику 18 опорного

5

«;

0

5

о Q

5

напр жени  и выходу блока 17 вычитани , блока 20 питани , вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока 19 сравнени  и источнику 4 света.

Контролируют перемещение диффузно отражающей поверхности 21, совпадающее с направлением оптической оси оптического блока 1, и амплитуду ее колебаний.

Устройство работает следующим образом .

Пучок света от источника 4 света, проход  через коллимирующий объектив 5 и фокусирующий объектив 6, образует на измер емой поверхности 21 световое п тно. Коллимирующий объектив

5позвол ет обеспечить фокусировку светового п тна вблизи фокальной плоскости фокусирующего объектива 6. Если измер ема  поверхность 21 находитс  вблизи этой плоскости, то фокусирующий объектив 6 формирует из диффузно отраженного измер емой поверхностью 21 света близкий к параллельному пучок, который направл етс  через коллимирующий объектив 3 на фотоприемник 2. Изменение положени  измер емой поверхности 21 на оптической оси приводит к изменению угла схождени  светового пучка регистрируемого излучени  между объективами

6и 3 и, следовательно, к изменению величины падающего на фотоприемник 2 светового потока. Пропорционально этому изменению мен етс  также и электрический сигнал на выходе фотоприемника 2. Дополнительный коллимирующий объектив 3 позвол ет оптически св зать фотоприемник 2 с фокусиру ,ющим объективом 6 и повысить чувствительность измерени  благодар  более полному использованию регистрируемого светового потока.

Электрический сигнал от фотоприемника 2 попадает в измерительный блок

9, где усиливаетс  усилителем 10, и подаетс  на блок 11 выделени  переменной и посто нной составл ющих сиг- нала, с которого продетектированна  переменна  составл юща  сигнала подаетс  на информационный вход динамического запоминающего устройства 12, а посто нна  составл юща  сигнала - на информационные входы динамических запоминающих устройств 13 и 14.

Оптический калибр представл ет собой прозрачную дл  излучени  источника 4 света плоскопараллельную пластину 7, расположенную таким образом, что в исходном состо нии она исключена из оптической схемы устройства, а при подаче на привод 8 управл ющего импульса от генератора 15 устанавливаетс  на оптическую ось между излучателем 4 и коллимирующим объективом 5. При этом измен етс  положение фокусировки светового п тна на поверхности 21, что эквивалентно смещению поверхности 21 на известную величину и, соответственно, заданному изменению выходного сигнала, снимаемого с фотоприемника 2.

Управл ющий импульс с генератора 15 подаетс  также на управл ющие входы динамических запоминающих устройств 12-14, причем на динамические запоминающие устройства 12 и 13 - через инвертор 16. Это приводит к тому, что на врем  действи  оптического калибра динамические запоминающие устройства 12 и 13 переключаютс  в режим хранени  переменной и посто нной составл ющих сигнала, динамическое запоминающее устройство 14 - в режим записи измененной на калиброванную величину посто нной составл ющей сигнала. В блоке 17 вычитани  выдел етс  разностный сигнал, поступающий с динамических запоминающих устройств 13 и 14, и сравниваетс  с опорным напр жением источника 18 опорного напр жени  в блоке 19 сравнени . Если разность отличаетс  от опорного напр жени , то с блока 19 сравнени  на блок 20 питани  подаетс  управл ющий сигнал, измен ющий напр жение питани  источника 4 света. Така  калибровка осуществл етс  кратковременно и позвол ет вести процесс измерени  непрерывно.

Сигнал на выходе динамического запоминающего устройства 13 св зан с величиной перемещени  измер емого

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

участка поверхности 21, а на ныходе динамического запоминающего ус грой- сгва 12 - с величиной амплитуды вибраций того же участка.

Использование устройства позвол ет повысить точность измерени  за счет оперативной калибровки коэффициента преобразовани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  перемещени  диффузно отражающей поверхности объекта, содержащее оптически св занные источник света, фокусирующий объектив, фотоприемник, измерительный блок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  за счет оперативной калибровки коэффициента преобразовани  устройства , оно снабжено первым коллимирующим объективом, установленным между источником света и фокусирующим объективом , диаметр зрачка коллимирую- щего объектива меиыле диаметра зрачка фокусирующего объектива, источник света расположен в фокальной плоскости первого коллимирующего объектива, вторым коллимирующим объективом, установленным меаду фотоприемником и источником света, диаметр зрачка второго коллимирующего объектива равен или больше диаметра зрачка фокусирующего объектива, фотоприемник установлен в фокальной плоскости второго коллимирующего объектива, фотоприемник , второй коллимирующий объектив, источник свегл, первый коллимирующий объектив, фокусирующий объектив расположены на одной оптической оси, при- водом, плоскопараллельной пластиной, св занной с приводом, имеющей возможность периодической установки между источником света и первым коллимирующим объективом, измерительный блок выполнен в виде блока выделени  переменной и посто нной составл ющих, вход которого св зан с фотоприемни- ком, трех динамических запоминающих устройств, информационный вход первого динамического запоминающего устройства подключен к первому выходу, а информационные входы второго и третьего динамических запоминающих устройств - к второму выходу блока выделени  переменной и посто нной составл ющих , генератора, выход которого соединен с приводом и управл ющим входом третьего динамического запо7 1562704. 8

   минающего устройства, инвертора, входкоторого подключены к выходам -второ-

   которого подключен к генератору, вы-го и третьего запоминающих устройств,

   ход инвертора соединен с управл ющими источника опорного напр жени , блока

   входами первого и второго динамичес-,. сравнени , входы которого подключены

   ких запоминающих устройств, выходык источнику опорного напр жени  и

   которых  вл ютс  выходами измеритель-выходу блока вычитани , выход блока

   ного блока, блока вычитани , входывычитани  св зан с источникам света.