SU721668A1 - Устройство дл измерени угловых и линейных перемещений объекта - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности,дл  измерени  угловых и линейных перемещений объекта. Известен фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содержащий последовательно расположенные в кор пусе осветитель,подвижный растровый диск, закрепленный на валу, неподви ный растровый диск, экран с отверсти ми , расположенными по окружности против отвер стий неподвижного растро вого диска (или регулируемую диафраг му) , и один или два фоточувствитель ных элемента 1 . Указанный датчик угловых перемещений не позвол ет получить дискретность отсчета угловых перемещений выше периода оптической дифракционной решетки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и решаемой задачи  вл етс  устройство дл  измерени  угловых и линейных перемещений объекта, содержащее последовател но расположенные осветитель, фотоприемник ,оптическую дифракционную решетку, св зываемую с объекте, и отражающую систему 2. Отражающа  система выполнена в виде линзы, в фокусе которой перпендикул рно оптической оси линзы располагаетс  зеркало. Отражающа  система предназначена дл  про;-:ктировани  действительного, перевернутого слева направо и наоборот изображени  участка оптической дифракционной решетки на ее тот же самый участок, Известное устройство не позвол ет получить дискретность отсчета больше половины периода примен емой дифракционной решетки, что значительно снижает точность измерени  малых угловых и линейных перемещений . Целью изобретени   вл етс  повышение дискретности, и следовательно, точности измерени  угловых и линейных перемещений объекта. Указанна  цель достигаетс  тем, что отражающа  система выполнена в виде диафрагмы с отверсти ми, расположенными в соответствии с пор дками интерференции луча, продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке, и двух зеркал, установленных с возможностью одновременного поворота друг относительно друга.

На чертеже изображена принципиальна  схема предла1аемого устройства.

Устройство оодержит осветитель 1 лазер, фотоприемник 2, оптическую дифракционную решетку 3 в форме барабана , жестко закрепленного на оси 4, отражающую систему, вьшолненную в виде диафрагмы 5 с отверсти ми, расположенными в соответствии с пор ками интерференции луча, продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке, и двух зеркал 6, установленных с возможностью одновроиенного поворота друг относительно друга на оси 7, блок индикации 8, жестк закрепленный на основании 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом..

. От осветител  1 луч лазера с.длиной волны /7- проход  через оптическу дифракционную решетку 3 с периодом решетки d, дифрагирует. В результате дифракции луча образуетс  сери  расход щихс  лучей, котора  показана на чертеже. Угол расходимости k-ro луча определ етс  по формуле

sin 1, где k О, 1.2.3 пор док интерференции продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке 3 луча. Расход щиес  лучи проход т через соответствующие отверсти  диафрагмы 5, Указанное соответствие достигаетс  следующим образом. Если известно рассто ние L меж,цу оптической дифракционной решеткой 3 и диафрагмой 5, то рассто ние а; iv-зжду отверсти ми дл  пропускани  лучей с одинаковым k-buvi пор дком интерференции задаетс  следующей формулой: а Прошедшие через диафрагму 5 лучи, отражаютс  от зеркал 6, имеющих возможность .одновременного поворота на оси 7 в направлени х , показанных на чертеже. Дл  отражени  лучей с k-ым пор дком интерференции зеркала поворачиваютс  на угол, равный углу дифракции этих лучей (в данном cлyчae f) . Отраженные лучи вновь проход т через диафрагму 5 и только два луча, которым зеркала 6 перпендикул рны, пройдут через диафрагму 5 и пересекутс  на оптической дифракционной решетке 3 в месте падени  исходного луча лазера. Каждый из двух спроектированных зеркалами 6 лучей еше раз подвергаетс  дифракции при прохождении оптической дифракционной решетке 3 и, объединившись эти лучи дают интерференционную картину, котора  регистрируетс  фотопр-иемником 2 и индицируетс  блоком индикации 8 в метрических или угловых единицах .

При измерении ось 4 оптической дифракционной решетки 3 кинематически соедин етс  с контролируемым объектом 10, в данном случае показано жесткое соосное соединение. При повороте оптической дифракционной решетки 3 в форме барабана на один период решетки происходит смещение интерференционной картины на 4,8,12 16 и т.д. периодов интерференционно картины, образованной спроктированными зеркалами 6 лучами соответственно первого, второго, третьего, четвертого и т.д. пор дков интерференции , что достигаетс  одновременным ступенчатым поворотом обоих зеркал 6 относительно оси. 7.

Использование в качестве отражающей системы диафрагмы, отверсти  в которой выполнены в соответствии с пор дками интерференции луча, продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке, к двух зеркал , установленных с возможностью одновременного поворота друг относительно друга, выгодно отличают предлагаемое устройство дл  отсчета угловых и линейных перемещений от указанного прототипа, так как повышаетс  дискретность и точность отсчета малых угловых и линейных перемещений , обусловленных изменением дискретности отсчета угловых и линейных перемещений в пределах от 0,25 периода примен емой оптической дифракционной решетки до интерференционного предела, равного половине длины волны лазера.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  угловых и линейных перемещений объ кта, содержащее последовательно расположенные осветитель, фотоприемник, оптическую дифракционную решетку, св зываемую с объектом, и отражающую систему, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , отражающа  систма вьтолнена в виде диафрагмы с отверсти ми, расположенными в соответствии с пор дками интерференции луча, продифрагировавшего на оптической дифракционной решетке, и дву зеркал, установленных с возможность одновре -1енного поворота друг относительно друга.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Авторское свидетельство СССР 377628, кл. G 01 d 5/26, 1966.
2. 2.Патент США W 3524067, кл. 250-219, 1968 (прототип).