SU1682933A1 - Устройство дл измерени угловой скорости объекта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и позвол ет повысить точность измерений угловой скорости вращающихс  деталей. Монохроматический пол ризованный свет от источника 1 пропускают через вращающийс  растровый диск (РД) 2 и направл ют на неподвижную дифракционную щель (ДЩ) 3, ширина которой равна ширине прозрачного участка на РД 2. ДЩ 3 расположена за РД 2 в направлении распространени  света. С помощью объектива 4 на экране 5 получают дифракционную картину. При совмещенном положении прозрачного промежутка РД 2 и ДЩ 3 слева и справа от оси симметрии дифракционной картины отсчитывают целое число экстремумом и измер ют в этих точках число экстремальных изменений дифракционной картины. При увеличении размера суммарного прозрачного промежутка от прозрачного промежутка РД 2 и ДЩ 3 используют левую часть дифракционной картины , а при уменьшении этого размера - правую часть дифракционной картины, что позвол ет использовать наиболее информативные плечи дифракционной картины на выходе фотоприемников 8 и 9, установленных в области К-го экстремума дифракционной картины. Наблюдаетс  гармонический сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости вращени  исследуемой детали. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники и может найти применение в автоматических устройствах приборостроени , машиностроени , станкостроени  дл  измерени  угловой скорости вращающихс  деталей.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство дл  измерени  угловой скорости объекта состоит из источника 1 монохроматического пол ризованного света, механически св занного с валом исследуемой машины растрового диска 2 с чередующимис  прозрачными и непрозрачными участками, неподвижной дифракционной щели 3, объектива 4, прозрачного экрана 5, точечных диафрагм 6 и 7, фотоприемников 8 и 9, коммутатора 10, измерител  11. Ширина дифракционной щели 3 равна ширине проON 00

ю ю со

00

зрачного участка на растровом диске 2, Дифракционна  щель 3 установлена на пути распространени  света после растрового диска 2 на рассто нии h от него. После щели 3 размещен объектив 4, который проецирует изображение дифракционной картины на экран 5. Точечные диафрагмы 6 и 7 установлены в области К-го экстремума справа и слева относительно оси, проход щей через дифракционную щель 3 в направлении распространени  света. За точечными диафрагмами установлены фотоприемники 8 и 9. Коммутатор 10 осуществл ет управление прохождением сигнала с фотоприемников 8 и 9 на измеритель 11 таким образом, что в каждый момент времени на измеритель 1И проход т сигналы только от одного фотоприемника ,

При этом в каждый момент времени в работе задействован фотоприемник, считывающий информацию с наиболее информативного плеча дифракционной картины.

В качестве фотоприемника, коммутатора и измерител  возможно применение любых известных устройств, удовлетвор ющих технологическим требовани м конкретного процесса измерени .

Устройство работает следующим образом .

При вращении растрового диска 2 происходит периодическое изменение ширины прозрачного промежутка, образованного неподвижной дифракционной щелью 3 и прозрачным участком на диске 2 в направлении распространени  света. Он измен етс  от to до 0 и обратно от 0 до to.

Изменение ширины этого промежутка приводит к изменению координат экстремумов дифракционной картины: приуменьшении промежутка она расшир етс , а при увеличении промежутка сжимаетс . На выходе фотоприемников 8 и 9 наблюдаетс  гармонический сигнал, частота которого пр мо пропорциональна угловой скорости вращени  исследуемой детали.

Если диск совершает N оборотов за секунду , то углова  скорость диска

W ,. Л N .

Если диск разделен на прозрачные и непрозрачные промежутки, тогда угловую скорость можно определить из уравнени 

Поскольку прозрачный промежуток диска освещаетс  .монохроматическим пол ризованным пучком света, то при его совмещении с отверстием дифракционной щели за ней наблюдаетс  дифракционна  картина, координаты минимумов которой описываютс  уравнением

10

2t0sin ун- hsln2 р ± 2 А К 0 ,

где to - ширина прозрачного промежутка диска или дифракционной щели;

h - рассто ние между диском и дифракционной щелью;

угол между направлением распространени  света и направлением на К-й минимум;

А- длина волны света;

К - число минимумов, укладывающихс 

в пределах угла при совмещении прозрачного промежутка диска и дифракционной щели.

При движении прозрачного диска относительно щели суммарный прозрачный промежуток вначале увеличиваетс  от 0 до to, a затем уменьшаетс  от to до 0, а это значит, что в пределах угла (р в зависимости от текущего значени  размера суммарного прозрачного промежутка укладываетс  разное

число экстремумов от 1 до К. Значит при движении диска за врем  перемещени  одного прозрачного промежутка относительно дифракционной щели произойдет 2К экстремальных изменений дифракционной

картины в точке наблюдени , расположенной под углом р.

Тогда угловую скорость вращени  диска можно определить из уравнени 

ш 2 лМ

п2К

л:М пК

где М m -2К - число зарегистрированных экстремумов за врем  измерени . Следо- вательно точность измерени  увеличиваетс  в 2К раз. Число К выбираетс  произвольно в зависимости от выбранного угла наблюдени  р, который определ етс  из выражени 

/1;

, /to+Yto+2-A-K-h ч р - ± arcsin f --гj .

и)

2 Лт п

где m - количество зарегистрированных за врем  измерени  прозрачных промежутков .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  угловой скорости объекта, содержащее источник монохроматического пол ризованного света с длиной волны А, установленный на оптической оси, два фотоприемника, соединенных

   со схемой обработки, и растровый диск с прозрачными участками, выполненный с возможностью закреплени  на объекте и расположенный между источником света и фотоприемниками, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено перегородкой с щелью и объективом, последовательно установленными на оптической оси между растровым диском и фотоприемниками , ширина щели равна ширине прозрачного участка растрового диска , а фотоприемники расположены симметрично относительно оптической оси на пр мых, пересекающих оптическую ось в главной точке объектива под углом р, который определен выражением

   , / to +Yto +2 А К h р - ± arcsln ( --L-5-jjJ

   где to - ширина прозрачного промежутка 10 диска и щели;

   h - рассто ние между диском и щелью; К - целое число.