SU411374A1

SU411374A1 -

Info

Publication number: SU411374A1
Application number: SU1730205A
Authority: SU
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1974-01-15

Description

1one

Изобретение относитс к измерительной технике .This invention relates to a measurement technique.

Известны фотоэлектрические устройства дл измерени угловых ускорений, содержащие чувствительный элемент, выполненный в виде инерционного кольца, укрепленного с помощью упругих св зей к контролируемому валу , растровые решетки, одна из которых жестко св зана с инерционным элементом, а друга - с контролируемым валом, конденсор, осветитель и приемник светового потока.Photovoltaic devices for measuring angular accelerations are known, containing a sensitive element made in the form of an inertial ring reinforced by elastic connections to a controlled shaft, raster grids, one of which is rigidly connected to an inertial element, and the other to a controlled shaft, a condenser lighter and receiver of luminous flux.

Предлагаемое устройство позвол ет повысить пороговую чувствительность и точность, а также уменьшить пульсационные помехи.The proposed device allows to increase the threshold sensitivity and accuracy, as well as to reduce ripple noise.

Это обеспечиваетс тем, что в нем осветитель и приемник светового потока выполнены кольцевыми, установлены соосно с контролируемым валом и с возможностью возвратнопоступательного перемещени вдоль его оси, решетки нанесены на боковых поверхност х также соосных валу прозрачных цилиндров, одна из торцовых поверхностей которых коническа , а втора - перпендикул рна к оси вала.This is ensured by the fact that in it the illuminator and the receiver of the light flux are annular, mounted coaxially with a controlled shaft and with the possibility of reciprocating movement along its axis, the gratings are applied on the lateral surfaces of transparent cylinders coaxial with the shaft, one of the end surfaces of which is tapered and - perpendicular to the shaft axis.

На фиг. 1 изображено предлагаемое фотоэлектрическое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение но А-А на фиг. 1.FIG. 1 shows the proposed photovoltaic device, a general view; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one.

Фотоэлектрическое устройство дл измерени угловых ускорений выполнено в виде двух отдельных частей, расположенных симметрично но отношению друг к другу. Вращающа с часть устройства при помощи полумуфты или основани 1 крепитс к контролируемому объекту (на чертеже не показан) и включает в себ чувствительный элемент, выполненный в виде инерционного кольца 2, укрепленного с помощью четырех упругих стержней 3 к центральной втулке, жестко св занной с валом основани I. Дл преобразовани величины углового смещени инерционного кольца 2, пропорциональной действующему ускорению, в величину светового потока, по его периметру размещена и жестко св зана с иим цилиндрическа растрова решетка 4. Растрова рещетка 5, укреплепна при помощи корпуса 6 и винтов 7 к оспованию 1, расположена концентрично по отнощению к решетке 4 и образует с ней обтюрационное сопр жение, т. е. сопр жение с одинаковым шагом и нанравлением штрихов. Штрихи у растровой решетки 4 нанесены механическим способом на внешней, а у решетки 5 - на внутренней цилиндрических поверхност х. Ширина штрихов и зрачков одинакова (один угловой градус) и определ етс диапазоном измерени при аналоговом преобразовании. Растровые решетки 4, 5 изготовлены из оптического оргстекла со скошепными под углом 45° торцовыми зеркальными поверхност ми и с целью устранеии вли ни полутеней, снижающих линейность и точностьA photoelectric device for measuring angular accelerations is made up of two separate parts arranged symmetrically with respect to each other. The rotating part of the device is fastened to the object under control (not shown) with the help of the half coupling or base 1 and includes a sensing element made in the form of an inertial ring 2 reinforced with four elastic rods 3 to the central sleeve rigidly connected to the shaft the base I. To convert the magnitude of the angular displacement of the inertial ring 2, proportional to the current acceleration, to the magnitude of the light flux, along its perimeter is placed and rigidly connected with them cylindrical raster grating 4 The raster lattice 5, strengthened by means of body 6 and screws 7 to dip 1, is concentric with respect to lattice 4 and forms an obturation interface with it, i.e. a conjugation with the same pitch and stroke patterning. The strokes on the raster grating 4 are mechanically applied on the outer, and on the grating 5 on the inner cylindrical surfaces. The width of the grooves and pupils is the same (one angular degree) and is determined by the measurement range in analogue conversion. The raster gratings 4, 5 are made of optical Plexiglas with x-rayed 45 ° butt-end mirror surfaces and in order to eliminate the influence of the penumbra, reducing linearity and accuracy.

преобразовани , расположены на возможно более близком рассто нии друг от друга (в разработанном устройстве зазор между решетками равен 1 мм). Р дом с вращающейс частью и симметрично ей расположена неподвижна часть устройства, содерл- аща кольцевые осветитель 8 и приемник 9 светового потока , оптическую систему 10, источник излучени II и фотоприемник 12. Приемник 9 светового потока прикреплен ко втулке 13, котора крепитс к внутренней новерхпости кольцевого осветител 8, ц расположен в корнусе 14. К последнему с помощью резьбового соединенн укреплен корпус осветител 15 с источником излучени 11 и сферическим рефлектором 16. Фотоприемник 12 (например, кремниевые фотодиоды тина ФД-7к, ФД-9к и т. ц.) с помощью чувствительной поверхности, равной площади выходного зрачка кольцевого приемника 9 светового потока, укреплен во втулке 13. Кольцевые осветитель 8 и приемник 9 светового потока изготовлены из оптического оргстекла с отражающими комическими поверхност ми , образующие которых наклонены к их ос м под углом 45°. Оптические оси осветител 8 и приемника 9 совпадают с осью оптической системы 10. С целью уменьщени потерь и рассеивани светового потока поверхности растровых рещеток 4, 5, кольцевых осветител 8 и приемника 9 полируютс и их нерабочие поверхности покрываютс тонким слоем серебра или алюмини . Установка пул фотоэлектрического устройства осуществл етс вращением корпуса 6 вместе с решеткой 5 относительно вала основани 1, с которым жестко св зан чувствительный элемент 2. Описанное устройство работает следующим образом.transformations are located as close as possible to each other (in the developed device, the gap between the gratings is 1 mm). Adjacent to the rotating part and symmetrically, the stationary part of the device is located, containing annular illuminator 8 and light flux receiver 9, optical system 10, radiation source II and photodetector 12. Light flux receiver 9 attached to sleeve 13, which is attached to the internal height ring illuminator 8, c is located in the cornea 14. To the latter, with the help of a threaded body, the illuminator 15 is attached to a radiation source 11 and a spherical reflector 16. A photodetector 12 (for example, silicon photodiodes of PD-7k , PD-9k, etc.) using a sensitive surface equal to the area of the exit pupil of the annular receiver 9 light flux, is reinforced in sleeve 13. The annular illuminator 8 and the receiver 9 light flux are made of optical Plexiglas with reflective comic surfaces, which form inclined to their axis m at an angle of 45 °. The optical axes of the illuminator 8 and the receiver 9 coincide with the axis of the optical system 10. In order to reduce losses and scatter the light flux of the surface of the raster gratings 4, 5, the annular illuminator 8 and the receiver 9 are polished and their non-working surfaces are coated with a thin layer of silver or aluminum. The installation of the photovoltaic device pool is carried out by rotating the housing 6 together with the grid 5 relative to the base shaft 1, with which the sensitive element 2 is rigidly connected. The described device operates as follows.

. Световой поток, излучаемый источником излучени 11, расположенным в фокальной плоскости оптической системы 10, направл етс параллельным пучком на входной зрачок кольцевого осветител 8 и, отразившись от зеркальных конических поверхностей 17, 18, направл етс в виде светового кольца на коническую отражающую поверхность 19 растровой рещетки 5. При отсутствии углового ускорени непрозрачные штрихи растровой рещетки 5 перекрывают зрачки растровой рещетки 4 (непрозрачные щтрихи решетки 5 несколько больше зрачков решетки 4, ввиду отличи диаметров), и в идеальном случае на зеркальную поверхность 20 растровой рещетки . The luminous flux emitted by the radiation source 11, located in the focal plane of the optical system 10, is directed by a parallel beam to the entrance pupil of the ring illuminator 8 and, reflected from the mirror conical surfaces 17, 18, is directed as a light ring to the conical reflecting surface 19 of the raster grid 5. In the absence of angular acceleration, the opaque strokes of the raster lattice 5 overlap the pupils of the raster lattice 4 (the opaque gratings of the lattice 5 are somewhat larger than the pupils of the lattice 4, due to the difference in diameters etrov), and in the ideal case on the mirror surface of a 20 raster grid

4 и фотоприемник 12 световой поток пе поступает . Когда же действует угловое ускорение растрова рещетка 4, закрепленна по периметру инерционного кольца 2, смещаетс относительно рещетки 5, и на зеркальную коническую поверхность 20 попадет кольцевой поток света, который после отражени от зеркальных конических поверхностей 20, 21 и 22 ноступает на фотоприе.мпик 12. Величина подаюц ..его на фотонриемник 12, светового потока пропорциональна относительному смещению растровых рещеток 4 и 5, т. е. действующему угловому ускорению. Выходной сигнал фотоприемника 12, усиленный при помощи избирательного усилител переменного напр жени , пастроеппого на частоту модул ции светового потока, поступает на регистрирующий нрибор (на чертеже не показан).4 and the photodetector 12, the light flux does not enter. When the raster grating 4 angular acceleration acts, fixed around the perimeter of the inertial ring 2, it is displaced relative to the grating 5, and an annular stream of light gets onto the mirror conical surface 20, which, after reflection from the mirror conical surfaces 20, 21 and 22, arrives at the photoelectric. The magnitude of the feed is on its photon receiver 12, the luminous flux is proportional to the relative displacement of the raster gratings 4 and 5, i.e. the current angular acceleration. The output signal of the photodetector 12, amplified by means of a selective AC voltage amplifier, pastropping to the frequency of the modulation of the light flux, is fed to the recording device (not shown).

Модул ци светового потока осуществл етс запкткой источника излучени 11 однополупериодным переменным напр жением (при занитке оптической лампочки СП-77 однополупернодным напр жением 200 гц глубина модул ции светового потока составл ет более 10%).The modulation of the light flux is performed by the source of the radiation source 11 by single-wavelength alternating voltage (when the SP-77 optical lamp is filled with single-wave voltage 200 Hz, the modulation depth of the light flux is more than 10%).

Частоту модул ции и полосу пропускани избирательного усилител выбирают исход из частоты измененн измер емых ускореиий и частоты собственных колебаний чувствительного элемента.The modulation frequency and the bandwidth of the selective amplifier are selected based on the frequency of the changed measured accelerations and the natural frequency of the sensitive element.

Предмет изобретени Subject invention

Фотоэлектрическое устройство дл измерени угловых ускореиий, содержащее чувствительный элемент, выполненный в виде инерционного кольца, укрепленного с помощью упругих св зей к контролируемому валу, растровые решетки, одна из которых жестко св зана с инерционным элементом, а друга - с контролируемым объектом, конденсор, осветитель и приемник светового потока, отличающеес тем, что, с целью повышени пороговой чувствительности и точности, а также уменьшени нульсационных помех, осветитель и приемник светового потока выполнены кольцевыми , установлены соосно с контролируемым валом и с возможностью возвратно-поступательного перемещени вдоль его оси, решетки нанесены на боковых поверхност х также соосных валу прозрачных цилиндров, одна из торцовых поверхностей которых коническа , а втора - перпепдикул рна к оси вала.A photoelectric angular acceleration measurement device containing a sensing element made in the form of an inertial ring reinforced by elastic connections to a controlled shaft, raster grids, one of which is rigidly connected to the inertial element and the other to a controlled object, a condenser, an illuminator and a luminous flux receiver, characterized in that, in order to increase the threshold sensitivity and accuracy, as well as to reduce null interference, the illuminator and luminous flux receiver are made They are mounted coaxially with a controlled shaft and with the possibility of reciprocating movement along its axis, the grids are applied on the lateral surfaces of transparent cylinders coaxial with the shaft, one of the end surfaces of which is tapered and the second perpendicular to the shaft axis.

Риг.2Rig.2