SU68520A1 - Устройство дл отсчета угла поворота оси - Google Patents

Description

1В р де случаев измерительной практики необходимо отсчитывать оптическим методом углы смещени  подвижных систем различных измерительных приборов, в частности их взаимное угловое смещение. Подобные случаи имеют место, например, при измерении скалывающих напр жений зеркальными приборами дл  измерени  предельных деформаций. Наличие в подобных приборах двух зеркал, углы поворота которых требуетс  измерить, а также необходимость учета вли ни  на результаты измерений поворота всего испытуе .дюго объекта в целом, св зано обычно с применением двух отдельных комплектов зрительных труб с рейками, которые дл  получени  достаточной точности отсчета должны быть удалены на рассто ние до 2 метров от прибора, что значительно усложн ет пользование прибором.

Предлагаемое устройство дл  отсчета угла поворота зеркала или дл  одновременного отсчета углов отклонени  двух зеркал основано на использовании автоколлиматора, заключающего в себе источник света,

18

лучи которого, проход  через оптическую систему, отражаютс  от зеркал , после чего попадают обратно в трубу автоколлиматора и положение их отсчитываетс  при помощи окул ра на микрометрической шкале. Особенность предложенного устройства заключаетс  в том, что, с целью устранени  вли ни  смещений автоколлиматора на правильность отсчета , на пути падающего и отраженного от зеркал луча установлены соответственно: призма полного внутреннего отражени  и пентапризма.

На фиг. la и 16 изображена схема измерительного прибора и пути лучей , отраженных от зеркал прибора. На фигурах приведена схема расположени  элементов в известном приборе дл  измерени  скалывающих усилий, причем на фиг. la - до деформации , а на фиг. 16 - после деформации , причем лини  3 осью объекта испытани  до деформации , а 3 - после деформации; ; и 2 - зеркала прибора. На фиг. 1а и 16 указан также ход лучей, отраженных от зеркал прибора. На фиг. 2 изображена оптическа  схема прибора

275

при использовании автоколлиматора и на фиг. 3 и 4 - предложенна  оптическа  схема устройства.

В большинстве случаев испытаний инженерных конструкций (например, мостов, стропильных ферм и т. п.) необходима неподвижна  установка зрительных труб и реек в рассто нии 1,5-2,0 м от прибора, к тому же, с соблюдением необходимого услови , чтобы визирна  ось трубы была перпендикул рна к оси вращени  зеркал прибора, что в р де случаев оказываетс  невозможным. Это обсто тельство в значительной мере сокращает область применени  прибора дл  измерени  скалывающих усилий и он, как и прибор дл  измерени  деформации,  вл етс  поэтому преимущественно лабораторным прибором .

Другим не менее важным недостатком этого прибора  вл етс  необходимость установки дл  каждого прибора двух комплектов зрительных труб и реек, что ограничивает возможность установки большого количества приборов в ОДНОЛ1 месте на испытываемом объекте.

Дл  устранени  обоих указанных недостатков в предложенном устройстве применен автоколлиматор.

Как известно, автоколлиматор представл ет собой зрительную трубу, в плоскости главного фокуса объектива которой помещен крест нитей или микрометренна  шкала. В той же плоскости находитс  освещаемый с помощью осветительной системы индекс, луч от которого, пройд  через объектив, дает пучок параллельных ;1учей.

EcJii-i этот пучок лучей направлен на какую-либо отражательную плоскость, то отраженные лучи, остава сь параллельными и пройд  через объектив автоколлиматора, сойдутс  в плоскости главного фокуса и дадут изображение индекса на помещенной в этой плоскости микрометренной шкале. Положение изображени  индекса на шкале будет зависеть от угла между направлением исход щего от объектива пучка света и направлением возвращающегос  в объектив отраженного пучка. Напри276

мер, при строго перпендик л рноД1 падении лучей на отражательную плоскость изображение индекса будет совпадать с самим индексом.

Таким образом, автоколлимацйонна  труба позвол ет с помощью отсчета по микрометренной шкале измер ть величину угла между падающим и отраженным пучком параллельных лучей.

Дл  использовани  этого свойства в предлагаемом приборе зеркала расположены под углом по отношению одно к другому, близким к пр мому (как это изображено на фиг. 2).

Падающий из автоколлиматора 4 на одно из зеркал 7 пучок параллельных лучей отражаетс , попадает на второе зеркало 2 и отражаетс  от него обратно в объектив автоколлиматора . Обозначим угол между направлением падающего пучка параллельных лучей и плоскостью первого зеркала через /9, тогда угол между отраженным от этого зеркала пучком лучей и плоскостью зеркала будет также равен углу падени , т. е. /S.

Прин в угол между обоими зеркалами равным а, получим, что угол падени  отраженного от первого зеркала луча на второе зеркало будет равен 180- (а + у9). Следовательно и отраженный от второго зеркала пучок лучей образует с плоскостью этого зеркала тот же угол. Величину Згла у между падающил на зеркала пучком лучей и возвращающимс  обратно найдем из треугольника аЬс:

V 180-(- cab -Ь - сЬа)

-180 -{(180°-2/5)-Ь 4-180°---2 (а-f/3)} 180°-2а.

Этот угол не зависит от угла падени  j8, а лишь от угла а между плоскост ми обоих зеркал. При пр мом угле а, т. е. при а 90°, у О и, следовательно, падающий и отраженный от зеркал пучки лучей параллельны один другому.

Выведенна  здесь зависимость между углом, образованным падающиА и отраженным пучком лучей и утлом , образованным плоскост ми обоих зеркал, справедлива лищь в плоскости чертежа фиг. 2, т. е. в п;госкости , лерпендикул рной к ребру угла, образованного зеркалэАш. же падающий луч выходит из этой плоскости, например, пада  под некоторым углом сверху на чертеж, то и отраженный от обоих зеркал луч выйдет из плоскости чертежа.

Во изб ежание необходимости удержани  визирной оси автоколлиматора в строго перпендикул рной плоскости к обоим зеркалам, к оптической системе прибора прибавлена комбинаци  из трехгранной пр моугольной равнобедренной призмы 5 и пентапризмы б, согласно фиг. 3. Как известно, пентапризма обладает тем свойством, что падающий на нее луч, независимо от угла падени , образует с выход щими из пентапризмы лучами всегда пр мой угол. Рассматрива  ход луча в плоскости, перпендикул рной оси пентапризмы, обозначим угол падени  на пентапризму проекции луча через (фиг. 4). Отразившись от двух посеребренных граней пентапризмы, выход щий из нее луч будет перпендикул рен к падающему и, следовательно, его проекци  в рассматриваемой плоскости выйдет из пентапризмы также под углом к вертикальной грани последней , пада  дал1ше на два поставленные под углом а одно к другому плоские зеркала. Проекци  луча , согласно предыдущему, будет иметь по отношению к ребру угла а углы падени  и отражени , равные углу . Упав затем под таким же углом на вертикальную грань треугольной призмы, имеющей при основании зглы в 45°, проекци  луча даст угол падени  на отражательную плоскость призмы, равный /3-45°.

Отразившись под таким же углом, проекци  луча выйдет из призмы под тем же углом к верхней горизонтальной плоскости и таким образом будет параллельна проекции падающего на пентапризму луча.

Если таким же образом рассмотреть ход проекции луча в плоскости, параллельной оси призмы и пентапризмы , то можно установить, что угол между направлением падающего и отраженного .туча зависит лищь от угла а между зеркалами.

Благодар  заказанному свойству можно измер ть угол а между зеркалами с помощью автоколлиматора без неподвижной установки последнего .

Таким образом, направив исход щий из объектива автоколлиматора пучок на верхнюю плоскость пентапризмы или приз.мы, получим, независимо от угла падени  луча и от рассто ни  объектива автоколлиматора до прибора, в плоскости главного фокуса изображение освещенного индекса, наход щегос  в автоколлилааторе и дл  производств; отсчета величины утла, а зеркалал5И прибора останетс  совместить изобраи ение индекса с ,У1Икрометренной шкалой.

Положение изображени  индекса на микрометренной шкале будет зависеть лишь от угла между направлением выход щего и возвращающегос  пучка лучей, а благодар  свойствам предлагаемой оптической системы этот угол будет зависеть лкшь от угла между зеркалами прибора.

Таким образом, изл енение положени  индекса на микрометрической шкале автоколлиматора при последовательных отсчетах будет свидетельствовать об изл енении Л1ежду зеркалами, и величина разности этих отсчетов будет характеризовать величину изменени  этого угла. В предлагаемой конструкции прибора дл  измерени  скалывающих напр жений изменение угла между зеркалами вызываетс  передачей с помощью увеличивающих рычагов на одно из зеркал угловых перемещений ножек прибора, вызванных скалывающими деформаци ми.

Предмет изобретени 

Устройство дл  отсчета угла поворота оси или угла поворота одной оси относительно другой (например, в приборе дл  определени  скалывающих напр жений) при помощи поворотного зеркала или двух зеркал и автоколлиматора (зрительной трубы , в плоскости главного фокуса объектива которой расположены шкала и освещенный индекс, изобрпжение которого, отраженное в зерка277

ль 685204

jiax, наблюдаетс  на шкале), о т л и-пути падающего (и;1И отраженного)

чающеес  тем. что с целью устра-луча установлена призма, а на пути

нени  вли ни  смещений автоколли-отраженного (или соответственно паматора на правильность отсчета надающего) пентапризма.

Фиг. 1