SU1733921A1

SU1733921A1 - Linear translation converter

Info

Publication number: SU1733921A1
Application number: SU894792968A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Ахремчик; Лев Захарович Дич; Евгений Рафаилович Маламед; Юрий Сергеевич Скворцов; Владимир Петрович Трегуб
Original assignee: Ленинградское оптико-механическое объединение им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1992-05-15

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл измерени линейных перемещений. Целью изобретени вл етс расширение диапазона контролируемых перемещений преобразовател . Параллельный пучок дифрагирует на решетках 3 и 5. При отражении от решетки 5 формируетс картина интерференционных помех, котора при смещении решетки 5 смещаетс , обуславлива модул цию фотоэлектрических сигналов, снимаемых с фотоприем- ников 9, 10. Благодар тому, что отражательна решетка выполнена составной с четным количеством групп штрихов, ориентированных так, что штрихи всех нечетных групп параллельны штрихам первой группы, а штрихи всех четных групп параллельны штрихам второй группы, угол между штрихами соседьих групп одинаков и составл ет величину а 3d/81, где d - посто нна решетки, I - длина штриха, а пропускающа решетка 3 ориентирована так, что ее штрихи параллельны биссектрисе угла а при прохождении мест стыка решетки 5 суммарна амплитуда сигнала с фотоприемников 9 и 10 не мен етс , что исключает скачки фазы и амплитуды и тем самым сбои в работе преобразовател . 3 ил. Si feThe invention relates to an instrumentation technique and can be used to measure linear displacements. The aim of the invention is to expand the range of controlled transducer movements. A parallel beam diffracts on gratings 3 and 5. When reflected from grating 5, a pattern of interference noise is formed, which, when the grating 5 is displaced, shifts, causing the modulation of photoelectric signals taken from photodetectors 9, 10. Due to the fact that the reflection grating is made with an even number of groups of strokes oriented so that the strokes of all odd groups are parallel to the strokes of the first group, and the strokes of all even groups are parallel to the strokes of the second group, the angle between the strokes of neighboring groups is the same and is the value of a 3d / 81, where d is the lattice constant, I is the stroke length, and the transmitting lattice 3 is oriented so that its strokes are parallel to the bisector of the angle a when passing through the junction points of the lattice 5 the total amplitude of the signal from the photoreceivers 9 and 10 does not change, which excludes phase and amplitude jumps and, thus, faults in the operation of the converter. 3 il. Si fe

Description

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике, а именно к устройствам дл измерени линейных размеров,The invention relates to a measuring and control technique, namely, devices for measuring linear dimensions.

Известен преобразователь, работающий с дифракционными голографическими решетками, содержащий источник света, сопр жение двух прозрачных дифракционных решеток и фотоприемника, расположенного в точке пересечени пучков.дифрагирован- ных на решетках в разные пор дкиA known transducer operating with holographic diffraction gratings, containing a light source, a junction of two transparent diffraction gratings and a photodetector located at the intersection point of the beams diffracted on the gratings in different orders.

Недостатком известного устройства вл етс необходимость применени ко ерен- тного источника, обусловленна большой разностью хода интерферирующих пучкчов.A disadvantage of the known device is the need to use a reference source, due to the large difference in the course of the interfering beams.

Наиболее близким по технической сущности к решаемой задаче вл етс устройство , содержащее источник излучени и последовательно расположенные по ходу луча конденсор, пропускающую дифракционную решетку, клин, отражательную дифракционную решетку, скрепл емую с контролируемым объектом, две собирающие линзы, расположенные симметрично относительно источника излучени и расположенные в их фокусах фотоприемники.The closest in technical essence to the problem to be solved is a device that contains a radiation source and a successively arranged along the beam path a condenser that passes a diffraction grating, a wedge, a reflective diffraction grating attached to a controlled object, two collecting lenses located symmetrically relative to the radiation source and located in their focuses photodetectors.

Недостатком известного устройства вл етс ограниченный диапазон его работы при применении в нем составных копий отражательных дифракционных решеток, обусловленный изменением параметров фотоэлектрического сигнала при прохождении места стыка штрихов через рабочее jGJ CJ ОA disadvantage of the known device is the limited range of its operation when using composite copies of reflective diffraction gratings therein, due to a change in the parameters of the photoelectric signal when the junction of the lines passes through the working jGJ CJ O

i i

ставл ет величину а - -Q-J- - где d - постоле преобразовател , что в свою очередь приводит к сбо м в его работе и потере измерительной информации. Диапазон работы преобразовател ограничен, таким образом , длиной одной из составл ющих групп штрихов составной копии. puts the value of a - -Q-J- - where d is after the converter, which in turn leads to failure of its operation and loss of measurement information. The range of operation of the converter is thus limited to the length of one of the constituent groups of strokes of the composite copy.

На фиг.1 изображена оптическа схема предлагаемого преобразовател линейных перемещений; на фиг.2 - схема расположени штрихов прозрачной и отражательной решетки; фиг.З - прохождение места стыка через рабочее поле преобразовател .Figure 1 shows the optical layout of the proposed linear motion converter; Fig. 2 shows the layout of the strokes of the transparent and reflective lattice; fig.Z - passage of the junction through the working field of the Converter.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона контролируемых перемещений преобразовател .The aim of the invention is to expand the range of controlled transducer movements.

Поставленна цель достигаетс тем, что отражательна дифракционна решетка выполнена составной с четным количеством групп штрихов, составные части решетки ориентированы так, что штрихи всех нечет- ных групп параллельны штрихам первой группы, штрихи всех четных групп параллельны штрихам второй группы, угол между штрихами соседних групп одинаков и co- aid . , The goal is achieved by the fact that the reflective diffraction grating is made composite with an even number of groups of strokes, the constituent parts of the array are oriented so that the strokes of all odd groups are parallel to the strokes of the first group, the strokes of all even groups are parallel to the strokes of the second group, the angle between the strokes of neighboring groups is the same and co-aid. ,

8eight

нна решетки, I - длина штриха, а пропускающа дифракционна решетка ориентирована так, что ее штрихи параллельны биссектрисе угла а.the grating, I is the length of the prime, and the transmissive diffraction grating is oriented so that its strokes are parallel to the bisector of the angle a.

Преобразователь содержит (фиг.1) источник излучени 1, последовательно расположенные по ходу луча конденсор 2,, пропускающую дифракционную решетку 3, клин 4, составную копию отражательной ре- шетки 5, котора сопр жена с измер емым объектом 6, собирающие линзы 7, 8, расположенные симметрично относительно оптической оси излучател 1 и фотоприемни дц 10, наход щиес в фокусах линз 7, 8.The converter contains (Fig. 1) the radiation source 1, the condenser 2, passing through the diffraction grating 3, successively along the beam, the wedge 4, the composite copy of the reflection grating 5, which is associated with the object to be measured 6, collecting lenses 7, 8 , located symmetrically with respect to the optical axis of the radiator 1 and photodetector DC 10, located in the foci of the lenses 7, 8.

Отражательна решетка 5 имеет две группы штрихов, штрихи одной группы со штрихами другой группы составл ют уголReflector grating 5 has two groups of strokes; strokes of one group with strokes of the other group make an angle

3d a -n-rfc где d - посто нна решетки, I - 3d a -n-rfc where d is the lattice constant, I is

длина штриха. При этом штрихи пропускающей решетки 3 расположены параллельно биссектрисе угла «ориентированной перпендикул рно линии измерени (фиг.2).stroke length At the same time, the strokes of the transmissive grid 3 are arranged parallel to the bisector of the angle of the oriented perpendicular measuring line (Fig. 2).

Предлагаемое устройство работает еле- дующим образом.The proposed device works in the following way.

Параллельный пучок света, выход щий из конденсора 2, дифрагирует на решетках 3 и 5. При интерференции пучков, отраженных от решетки 5, на выходе (в обратном ходе) решетки 3 образуютс интерференционные полосы, которые при смещении решетки 5 также смещаютс и вызывают модул цию фотоэлектрических сигналов, снимаемых с фотоприемников 9, 10. ПриA parallel beam of light coming out of condenser 2 diffracts on gratings 3 and 5. When beams reflected from grating 5 interfere with output (in reverse) of grating 3, interference fringes form, which, when the grating 5 is displaced, also shift and cause modulation photoelectric signals taken from photodetectors 9, 10. When

прохождении места стыка через рабочее поле преобразовател в рабочем поле будет находитьс две системы полос, перемещающихс в противоположных направлени х. Вклады от каждой из систем интерференционных полос в суммарный фотоэлектрический сигнал будут суммироватьс , а его фаза останетс неизменной. Поскольку штрихи прозрачной решетки 3 расположены симметрично относительно штрихов решетки 5, периоды системы интерференционных полос будут равны и контраст фотоэлектрического сигнала от каждой из систем полос будет одинаков. Это приводит к тому, что при прохождении места стыка через рабочее поле преобразовател суммарна амплитуда сигнала, снимаема с фотоприемников 9 и 10, не мен етс . Отсутствие, таким образом, скачков фазы и амплитуды в фотоэлектрическом сигнале в месте стыка позвол ет избежать сбоев в работе преобразовател и св занной с этим потери информации и,следовательно, добитьс поставленной цели расширени диапазона измерений при применении составных копий решеток.The passage of the junction through the working field of the converter in the working field will be two systems of bands moving in opposite directions. The contributions from each of the interference fringe systems to the total photoelectric signal will be summed, and its phase will remain unchanged. Since the strokes of the transparent grating 3 are arranged symmetrically with respect to the strokes of the grating 5, the periods of the system of interference fringes will be equal and the contrast of the photoelectric signal from each of the systems of the fringes will be the same. This leads to the fact that when the junction point passes through the working field of the transducer, the total amplitude of the signal removed from the photodetectors 9 and 10 does not change. The absence, therefore, of phase and amplitude jumps in the photoelectric signal at the junction avoids the transducer's operation and the associated loss of information and, therefore, achieves the goal of extending the measurement range when using multiple copies of the grids.

Помимо расширени диапазона измерени , отсутствие скачков фазы и амплитуды фотоэлектрического сигнала позвол ет увеличить скорость перемещени отражательной решетки. Это св зано с тем, что при работе на границе частоты полосы пропускани фотоэлектрических цепей происходит снижение амплитуды сигнала, и резкое изменение амплитуды сигнала может привести к по влению сбоев, Это обсто тельсто заставл ет ограничивать частотную полосу, т.е. снижать скорость измерений, а следовательно , и производительность.In addition to expanding the measurement range, the absence of phase jumps and the amplitude of the photoelectric signal allows an increase in the speed of movement of the reflection grating. This is due to the fact that when operating at the frequency boundary of the passband of the photovoltaic circuits, the signal amplitude decreases, and a sharp change in the signal amplitude can lead to the appearance of failures. This causes the frequency band to be limited, i.e. reduce the speed of measurement, and hence the performance.

Claims

Claims of the Invention A linear displacement transducer comprising a radiation source and a successively arranged along the axis along the radiation path a diffuser grating transceiver, a wedge, a reflective diffraction grating designed to be fixed with the object being monitored, and two collecting lenses and two photoreceivers installed symmetrically with respect to the axis of the radiation source placed respectively in foci of collecting lenses, characterized in that, in order to expand the range of controlled variables eny transducer, reflective grating formed integral with an even number of groups of strokes, component parts of the lattice are oriented so that the strokes of all the odd-numbered groups are parallel to the first group of strokes, the strokes of all the even-numbered groups paral-.

lines of the second group, the angle between the lines of the neighboring groups is the same and is the value of a -Q-T- where d is constant I

the grating, I is the length of the prime, and the transmissive diffraction grating is oriented so that its strokes are parallel to the bisector of the angle a.

FIG. 2

(rig /