SU1651167A1 - Фотоэлектрический преобразователь перемещени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Пель изобретени  повышение точности измерений за счет уменьшени  вли ни  изменени  мощности потока,излучени , формируемого осветителем при измен ющихс  рассто ни х между неподвижным и подвижным элементами преобразовател . Осветитель 1 формирует поток излучени , направл емый на измерительные решетки 5-7, нанесенные на неподвижный элемент 4. При перемещении подвижного элемента 8 с нанесенной измерительной решеткой 9 в зоне установки измерительных фотоприемников 10, 11 формируютс  перемещающиес  муаровые полосы. Сигналы, снимаемые с измерительных фотоприемников 10, 11 и сдвинутые на 90°, усиливаютс  дифференциальными усилител ми 13, 14, На дополнительном фотоприемнике 12 формируютс  муаровые полосы с периодом , много меньшим апертуры дополни- . тельного фотоприемника 12. Сигнал, пропорциональный мощности потока излучени , формируемого осветителем 1, вычитаетс  в дифференциальных .усилител х 13, 14. 1 ил. а & (Л

Description

ЗЭ

сд

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  перемещени  различных объектов.

Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет уменьшени  вли ни  изменени  мощности потока излучени , формируемого осветителем при измен ющихс  рассто ни х между неподвижным и подвижным элементами преобразовател .

На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого преобразовател .

Преобразователь содержит оптически св занные осветитель 1, выполненный в виде источника 2 света и коллимирующей линзы 3, неподвижный элемент 4 с нанесенными на него дву- м  индикаторными рещетками 5, 6,- сдвинутыми друг относительно друга на четверть периода решеток, и третьей индикаторной решеткой 7, период штрихов которой не совпадает с периодом штрихов индикаторных решеток 5, 6 или штрихи третьей индикаторной решетки 7 повернуты относительно штрихов двух индикаторных решето 5,

зэ

6, неподвижный элемент 8 с нанесенной измерительной решеткой 9, два измерительных и дополнительный фотоприемники 10-12, расположенные в одной плоскости, угол между осью осветител  1 и нормалью к поверхности неподвижного и подвижного элементов 4, 8 противоположен по знаку углу между нормалью к плоскости расположени  измерительных и дополнительного фотоприемников 10-12 и нормалью к плоскости неподвижного и подвижного элементов 4, 8, дифференциальные усилители 3, 14, первые входы которых подключены к измерительным фотоприемпк- кам 10, 11, вторые входы дифференциальных усилителей 13, 14 подключены к дополнительному Лотоприемнику

12Преобразователь работает следующим

образом.

Источник 2 света и коллимирующа  линза 3, вход щие в осветитель 1, формируют параллельный пучок света, падающий под углом на индикаторные решетки 5-7, нанесенные на неподвижный элемент 4. В формируемой после неподвижного элемента 4 первой дифракционной картине направлени  формировани  нулевого и первого пор дка образуют равные углы к нормали, проведенной к поверхности неподвижного элемента 4. Сформированные потоки излучени  проход т измерительную решетку 99 нанесенную на неподвижный элемент 8. После измерительной решетки 9 формируетс  втора  дифракционна  картина, в которой формируютс  дифракционные максимумы в результате сложени  дифракционных максимумов первого и нулевого пор дков от соответствующих участков индикаторных и измерительной решеток 5, 6, 7, 9, Фотоприемники 10-12, установленные в зоне формировани  дифракционных ма симумов, образующих муаровые полосы, преобразуют потоки излучени  в электрические сигналы, величины которых не завис т от величины зазора между измерительными и индикаторными решетками 5, 6, 7, 9. Период формируемых муаровых полос больше апертуры измерительных фотоприемников 10 11, При перемещении подвижного элемента 8 относительно неподвижного элемента 4, на выходе измерительных фотоприемников 10, 11 формируютс  переменные электрические сигналы, фа

5

0

5

0

5

0

5

0

5

зы которых сдвинуты друг относительно друга на 90° за счет пространственного смещени  измерительных решеток 5, 6 на четверть периода решеток . Электрические сигналы усиливаютс  дифференциальными усилител ми 13, 14 и поступают на выход устройства. Период формируемых муаровых полос в зоне расположени  дополнительного фотоприемника 12 много меньше его апертуры, за счет несовпадени  периода нанесени  штрихов на третью индика рную решетку /} относительно периода нанесени  штрихов ча измерительную решетку 9 или за счет поворота третьей индикаторной решетки 7 относительно измерительной решетки 9, Вследствие этого на выходе дополнительного фотоприемника 12 Формируетс  сигнал, переменна  составл юща  которого много меньше переменной составл юпей сигнала, формируемого на выходе фотоприемников 10, 11. Посто нна  составл юща  сигнала, формируема  на выходе дополнительного фотоприемника Л 2, пропорциональна мощности потока излучени , формируемого осветителем 1. Сигнал, снимаемый с фотоприемника 12, поступает на вторые входы дифференциальных усилителей 13Э 14 вычита  посто нную составл ющую из сигналов, снимаемых с измерительных фотоприемников 10, 11. При изменении мощности потока излучени , формируемого осветителем 1, одновременно измен ютс  величины посто нных составл ющих на выходе измерительных и дополнительного фотоприемника 12, Переменна  составл юща  сигналов, снимаемых с выходов дифференциальных усилителей 13, 1 & при этом не измен етс , что приводит к повышению точности измерений. Использование устройства позвол ет повысить точность измерений за счет уменьшени  вли ни  изменени  мощности потока излучени , формируемого осветителем , при измен ющихс  рассто ни х между неподвижным и подвижным элементами преобразовател ,

о р м v л а изобретени 

Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий оптически с пзанные осветитель, неподвижный элемент с нанесенными на него двум  индикаторными решетками, сдвинутыми

друг относительно друга на четверть периода решеток6 подвижный элемент с нанесенной на него измерительной решеткой, два измерительных фотоприемника , оптически св занные с индикаторными решетками, дополнительный фотоприемник, расположенный между измерительными фотоприемниками в одной плоскости с ними, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений за счет уменьшени  вли ни  изменени  мощности потока излучени , формируемого осветителем при измен ющихс  рассто ни х между неподвижным и подвижным элементами преобразовател , он снабжен третьей индикаторной решеткой, нанесенной на неподвижный элемент и расположенной между измерительными

V Т

 

10

решетками, причем период штрихов третьей индикаторной решетки не совпадает с периодом штрихов первой и второй индикаторных решеток или штрихи третьей индикаторной решетки повернуты относительно их штрихов, угол между осью осветител  и нормалью к поверхности неподвижного и подвижного элементов противоположен по знаку углу между нормалью к плоскости расположени  измерительных и дополнительного фотоприемников и нормалью к плоскости неподвижного и подвижного эле15 ментов, измерительный и дополнительный фотоприемники расположены в зоне сложени  дифракционных максимумов первого и нулевого пор дков от соответствующих участков индикаторной и

20 измерительной решеток.

Ј/А/ Q D чггш л м ДУ J О

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий оптически связанные осветитель, неподвижный элемент с нанесенными на него двумя индикаторными решетками, сдвинутыми

   J 651167 друг относительно друга на четверть ’ периода решеток, подвижный элемент с нанесенной на него измерительной решеткой, два измерительных фотоприемника, оптически связанные с инди- ⁵ каторными решетками, дополнительный фотоприемник, расположенный между измерительными Фотоприемниками в одной плоскости с ними, отлича-^д ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния изменения мощности потока излучения, формируемого осветителем при изменяющихся расстояниях между неподвижным и подвижным элементами преобразователя, он снабжен третье.# индикаторной решеткой, нанесенной на неподвижный элемент и расположенной между измерительными 20 решетками, причем период штрихов третьей индикаторной решетки не совпадает с периодом штрихов первой и второй индикаторных решеток или штрихи третьей индикаторной решетки повернуты относительно их штрихов, угол между осью осветителя и нормалью к поверхности неподвижного и подвижного элементов противоположен по знаку углу между нормалью к плоскости расположения измерительных и дополнительного фотоприемников и нормалью к плоскости неподвижного и подвижного элементов, измерительный и дополнительный фотоприемники расположены в зойе сложения дифракционных максимумов первого и нулевого порядков от соответствующих участков индикаторной и измерительной решеток.