SU939935A2

SU939935A2 - Device for measuring displacements

Info

Publication number: SU939935A2
Application number: SU802965476A
Authority: SU
Inventors: Борис Григорьевич Пьянков; Леонард Болеславович Царюк; Игорь Владимирович Евсеев
Original assignee: Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority date: 1980-07-29
Filing date: 1980-07-29
Publication date: 1982-06-30

Description

(5) УСТРОЙСТВО дл ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(5) DEVICE FOR MEASUREMENT OF DISPLACEMENTS

1one

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано , в частности, дл измерени перемещени оптическими методами .The invention relates to a measurement technique and can be used, in particular, to measure movement by optical methods.

По основному авт.св. № известно устройство дл измерени перемещений , содержащее корпус, источник излучени , два подвижных световода, установленные излучающими поверхност ми навстречу друг другу, и фотоприемник . Излучающа поверхность одного из световодов выполнена упругой и контактирует с излучающей поверхностью второго световода 1.According to the main auth. A device for measuring displacements is known, comprising a housing, a radiation source, two movable light guides, mounted by radiating surfaces opposite each other, and a photodetector. The radiating surface of one of the optical fibers is made elastic and is in contact with the radiating surface of the second optical fiber 1.

Недостатком известного устройства вл етс недостаточна чувствительность и точность измерени .A disadvantage of the known device is insufficient sensitivity and accuracy of measurement.

Недостаточна чувствительность обусловлена тем, что часть светового потока, полностью заполн ющего излучающую поверхность световода за счет рассе ни , попадает в фотоприемник , мину зону механического контакта . Избежать этого можно обеспечением условий полного внутреннего отражени . В этом случае точност.ь измерени становитс существенно зависимой от спектрального состава светового потока, так как угол полного внутреннего отражени при конкретных коэффициентах преломлени вещества световодов зависит от длины The sensitivity is insufficient due to the fact that part of the luminous flux, which completely fills the emitting surface of the fiber due to scattering, falls into the photodetector, past the zone of mechanical contact. This can be avoided by providing conditions for complete internal reflection. In this case, the measurement accuracy becomes significantly dependent on the spectral composition of the luminous flux, since the angle of total internal reflection at specific refractive indices of the light guide material depends on the length

10 волны.10 waves.

Цель изобретени - повышение чувствительности и точности измерени .The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurement.

Поставленна цель достигаетс 15 тем, что в уст| ойстве дл измерени перемещений промежуток между излучающими поверхност ми световодов заполнен светопоглощающей средой.The goal is achieved by the fact that in the mouth | In this case, for measuring displacements, the gap between the radiating surfaces of optical fibers is filled with a light-absorbing medium.

На чертеже изображена принципиаль20 на .схема устройства дл измерени переме14ений.The drawing shows in principle a diagram of a device for measuring displacements.

Устройство содержит корпус 1, состо щий из двух полых цилиндрическихThe device comprises a housing 1 consisting of two hollow cylindrical

частей, перемещающихс вдоль оси, в одной части корпуса 1 неподвижно закреплен фотоприемник 2, св занный со световодом 3, в другой масти корпуса 1 - световод , св занный с источником 5 излучени . При этом излучающа поверхность световода искривлена ( вл етс выпуклой). Промежуток между излучающими поверхност ми световодов 3 и заполнен светопоглощающей средой 6, например жидкостью или суспензией. Световоды 3 и могут быть выполнены из прозрачных материалов, например оргстекла или стекла, полиэтилена.parts moving along the axis in one part of the housing 1 are fixedly mounted a photodetector 2 connected to the light guide 3, in another suit of the housing 1 a light guide connected to the radiation source 5. In this case, the radiating surface of the fiber is curved (is convex). The gap between the radiating surfaces of the optical fibers 3 and is filled with a light-absorbing medium 6, for example a liquid or a suspension. The optical fibers 3 and can be made of transparent materials, such as Plexiglas or glass, polyethylene.

В исходном состо нии при касании световодов 3 и светопоглощающЭ среда 6 почти полностью перекрывает световой поток, что соответствует нулевому показанию скомпенсированного фотоприемника 2..In the initial state, when the fibers 3 are touched and the light absorbing medium 6 is almost completely blocked by the luminous flux, which corresponds to the zero reading of the compensated photodetector 2 ..

При взаимодвижении частей корпуса 1, вызванного внешним механическим воздействием, световоды 3 и l приход т в контакт, в результате чего световой поток от источника 5 излучени поступает в фотоприемник 2. При этом светопоглощающа среда 6, вытесн ема из зоны механического контакта, образует диафрагму, зона прозрачности которой образована контактом излучающих поверхностей v световодов 3 И , Изменение величины светового потока не зависит от длины волны и пропорционально площади прозрачного участка, котора закономерно св зана с перемещением одного из световодов относительно другого . При этом светопоглощающа среда 6 преп тстсвует проникновению в фотоприемник 2 той части светового потока , котора не проходит зону механического контакта, а также света, рассе нного от искривленной поверхности световода k. На выходе фотоприемника 2 возникает электрическийWhen the parts of the housing 1, caused by an external mechanical action, interact, the optical fibers 3 and l come into contact, as a result of which the light flux from the radiation source 5 enters the photodetector 2. In this case, the light-absorbing medium 6, displaced from the mechanical contact zone, forms the transparency zone of which is formed by the contact of the radiating surfaces v of the optical fibers 3 And, the change in the magnitude of the luminous flux does not depend on the wavelength and is proportional to the area of the transparent region, which is regularly associated with the displaced I eat one of the optical fibers relative to each other. In this case, the light absorbing medium 6 prevents penetration into the photodetector 2 of that part of the luminous flux that does not pass through the mechanical contact zone, as well as the light scattered from the curved surface of the optical fiber k. At the output of the photodetector 2, an electrical

сигнал, удобный дл обработки, например , пропорциональный световому потоку. В качестве светопоглощающей среды 6 может быть использован жидкий металл, суспензии, эмульсии, растворы красителей, которые не смачивают излучающие поверхности. - Использование предлагаемого устройства дл измерени перемещенийa signal suitable for processing, for example, proportional to the luminous flux. As a light-absorbing medium 6, liquid metal, suspensions, emulsions, solutions of dyes that do not wet the radiating surfaces can be used. - Use of the proposed device for measuring displacements

обеспечивает по сравнению с известными такие преимущества, как повышение чувствительности устройства и точности измерений за счет устранени проникновени в фотоприемникprovides in comparison with known advantages such as increasing the sensitivity of the device and measurement accuracy by eliminating penetration into the photodetector

рассе нного света; снижение зависимости точности измерени от длины волны; упрощение конструкции за счет исключени условий полного внутреннего отражени (выбор вещества световодов с точки зрени коэффициентов преломлени ).scattered light; a decrease in the dependence of the measurement accuracy on the wavelength; simplifying the design by eliminating the conditions of total internal reflection (the choice of the material of the optical fibers from the point of view of the refractive indices).

Все указанные преимущества расшир ют диапазон использовани предлагаемого устройства. Например, изменение объема светопоглощающей среды при повышении температуры или внешнего давлени позвол ет использовать устройство в качестве датчика температуры или давлени .All these advantages expand the range of use of the proposed device. For example, changing the volume of the light-absorbing medium with increasing temperature or external pressure allows the device to be used as a temperature or pressure sensor.

Claims

1. USSR author's certificate No. 2807939/28 Cl. G 01 B 11/16, 1980 (prototype).