SU974899A1 - Устройство дл измерени скорости перемещени поверхностей сплошных сред - Google Patents

Устройство дл измерени скорости перемещени поверхностей сплошных сред Download PDF

Info

Publication number
SU974899A1
SU974899A1 SU813255366A SU3255366A SU974899A1 SU 974899 A1 SU974899 A1 SU 974899A1 SU 813255366 A SU813255366 A SU 813255366A SU 3255366 A SU3255366 A SU 3255366A SU 974899 A1 SU974899 A1 SU 974899A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plane
distance
medium
motion
photomask
Prior art date
Application number
SU813255366A
Other languages
English (en)
Inventor
А.И. Кривонос
Original Assignee
Украинское научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Украинское научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности filed Critical Украинское научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности
Priority to SU813255366A priority Critical patent/SU974899A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU974899A1 publication Critical patent/SU974899A1/ru

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛИ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СПЛОЩНЬТХ СРЕД, содержащее лазер/ оптический формирователь, выполненный в виде двух цилиндрических линз, одна из которых ориентирована вдоль направлени  движени  исследуемой поверхности , фотоприемник, подключенный через блок обработки информации к регистратору, и анализатор пол  рассе нного излучени , выполненный в виде фотомаски, расположенной перед фотоприемником, при этом фокусное рассто ние первой цилиндрической линзы меньше рассто ни  от нее до исследуемой поверхности, а рассто ни  от точки пересечени  оси лазера с исследуемой поверхностью до фокальной плоскости первой цилиндрической линзы и плоскости фотомаски равны между собой, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений за счет повышени  отношени  сигнал-шум и уменьшени  вли ни  поперечных колебаний исследуемого объекта в плоскости движени  среды, фотомаска выполнена в виде диафрагмы с отверстием, а втора  цилиндричес- 1 ка  линза ориентирована поперек правлени  движени  и ее фокусное рассто ние превьвиает рассто ние от нее до исследуемой поверхности, при этом рассто ни  от исследуемой поверхности до фокальных плоскостей первой и второй цилиндрических линз равны между собой. ;о эо со

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть- исполь зовано дл  бесконтактного измерени  скорости перемещени  поверхностей сплошных сред, движущихс  по заданному направлению, в частности дл  измерени  скорости перемещени  бума ного полотна. Известно устройство дл  измерени скорости перемещени  поверхностей сплошных сред, содержащий л&зер, фо мирователь.пучка излучени , фотопри емник, анализатор.пол  рассе нного излучени , представл ющий собой . растровую решётку с гармоническим законом пропускани  излучени , расположенную перед фотоприемником, по следовательно соединенные блок обра ботки информации и регистрирующий . прибор ij . Недостатком этого устройства  в .  етс  невысока  точность измерени  .скорости перемещени  поверхностей сплошных сред, обусловленна  относи тельно малой глубиной модул ции полезной составл ющей информативного сигнала вследствие одновременного пересечени  большим количеством дифракционных п тен светочувствит.льпоК площадки фотоприемника, что при водит к уменьшению отношени  сигнал шум и, таким образом, к сниж-ению точности измерени . Известно устройство аналогичного назначени , прин тое за прототип, со.цержащее лазер, оптический формирователь , выполненный в виде рассей Бающей и фокусирующей цилиндрически линз, ориентированных вдоль направлени  движени  поверхности, анализа тор пол  рассе нного излучени , выполне нный в виде оптической решетки расположенной перед фотоприемником, подключенным через блок обработки информакии к регистратору 2 . Дл  исключени  вли ни  поперечных колебаний скорости, перпендикул рных плоскости, в которой движетс  поверхность , решетка расположена от исследуемой поверхности на рассто н равном рассто нию от нее до мнимой точки дивергенции расход щегос  лазерного пучка. Недостатками прототипа  вл ютс  малое отношение сигнал/шум на выхоД фотоприемника, обусловленное одновременным пересечением плоскости оптической решетки несколькими дифракционными п тнами, а также вли ние поперечных колебаний поверхност в плоскости ее движени , амплитуда которых превышает поперечные размер решетки. Цель изобретени  - повышение точ ности измерений за счет повышени  отношени  сигнал/шум и уменьшени  вли ни  поперечных колебаний исследуемого объекта в плоскости движени  среды. , Это достигаетс  тем, ,что в известном устройстве дл  измерени  скорости перемещени  поверхностей сплошных сред фотомаска выполнена в виде диафрагмы с отверстием, а втора  цилиндрическа  линза ориентирована поперек направлени  движени , и ее фокусное рассто ние превышает рассто ние от нее до исследуемой по-верхности , при этом рассто ни  от исследуемой поверхности до фокальных плоскостей первой и второй цилиндрических линзравны между собой. На фиг.1 показано предлагаемое устройство в плоскости XOZ ; на фиг.2 то же, в плоскости Y02 . Устройство содержит источник когерентного излучени  - лазер 1, излучающий близкий к телецентрическому пучок 2. . На пути распространени  лазерного пучка 2 расположен двухкоординатный формирователь, состо щий из двух оптических элементов 3 н 4, установленных под углом 90° друг к другу, предназначенный дл  форвиировани  сходимости лазерного пучка по двум координатам X и Y . После прохождени  оптического элемента 3 (фиг.1) формируетс  гомоцентрический сход щийс  пучок Ь, содержащий линию дивергенции, проекци  которой, на плоскость ХОТ; изображена точкой Pi . За точкой дивергенции J распростран етс  гомоцентрический расход щийс  лазерный пучок, облучающий на поверхности контролируемой среды площадку 6. На фиг.1 показана форма площадки G с учетом дивергенции лазерного пучка только в плоскости XOZ. Позицией 7 обозначен участок пичковой индикатрисы рассе ни  когерентного излучени  диффузной средой 8. На пути распространени  рассе нного излучени  установлена диафрагма 9 с отверстием, размер которого не превышает средний размер дифракционных п тен, образуемых в процессе рассе ни  пучка когерентного излучени  диффузной средой 8. За диафрагмой 9 в непосредственной близости от нее установлен фотоприемник 10. При этом плоскость его фотоэлектрической регистрации расположена от поверхности среды 8 на рассто нии , равном рассто нию от этой поверхности до точки Ф дивергенции лазерного пучка в плоскости XOZ , Выход фотоприемника 10 соединен с входом блока 11 обработки информации, а выход последнего с входом регистрирующего прибора 12. Вектор скорости перемещени  среды по заданному направлению совпадает с осью X системы координат ХО . Оптический элемент 3 формирует дивергенцию пучка только в плоскости Х05;; а элемент 4 - диверг-енцию толь ко в плоскости 0 2, . В качестве опти ческих элементов 3 и 1 двухкоординатного формировател  пучка могут быть использованы, например, две ци линдрические положительные линзы. Оптические элементы 4 соответст венно сориентированы относительно вектора скорости перемещени  среды по заданному направлению VQ . Оптический элемент 4 ф-рмирует гомоцент рический сход щийс  лазерный пучок, дивергентный только в плоскости 40Z Лини  дивергенции лазерного пучка в проекции на плоскость УО преобразу етс  в точку Ф .Точка дивергенции Ф, расположена за поверхностью сред на рассто нии от нее, также равном рассто нию от этой поверхности до плоскости фотоэлектрической регистрации рассе нного излучени . Следовательно , предлагаемое устройство выполнено таким образом, что в нем обеспечено равенство . трех рассто ний от поверхности среды: до плоскости фотоэлектрической регистрации до точки Ф дивергенции пучка в плоскости Х02, и до точки -7 дивергенции пучка в плоскости 02. , приче точки Ф и Ф расположены на одинаковом рассто нии по обеим сторонам от поверхности среды; точка Ф1расположена , до поверхности среды, а точка Р - за поверхностью среды, если рассматривать вдоль направлени распространени  лазерного излучени  облучающего поверхность среды. Облу чение контролируемой среды и фотоэлектрическа  регистраци  осуществлены в устройстве в направлени х, близких к к поверхности контролируемой среды. В результате рассе ни  гомоцентрического пучка когерентного излучени  диффузной поверхностью движущейс  среды в плоскости-фотоэлектри ческой регистрации рассе нного ередои излучени  образуетс  движуща с  .п тниста  дифракционна  картина, характерный размер п тен в которой определ етс  выражением (l)s e ApJo, где Л - длина волны лазерного излу чени ; Г„ - рассто ние от поверхности среды до плоскости фотоэлектрической регистрации; D - диаметр (размер) площадки, облученной пучком на поверхности среды. При этсм скорость перемещени  п  тем дифракционной картины с достаточной точностью описываетс  формулой (2) : V Vonir«lf(p), где Г(р - рассто ние от поверхности среды до точки (или линии) дивергенции пучка. В случае облучени  среды расход щимс  пучком когерентного излучени  знак в формуле (2) положительный, а в случае сход щегос  пучка - отрицательный . В плоскости X02i (фигЛ) поверхность среды облучена дивергентным расход щимс  пучком, поэтому дл  вычислени  скорости перемещени  п тен вдоль оси X следует выбрать знак в формуле (2) положительным, а в плоскости 02, поверхность среды облучена сход щимс  пучком, поэт.ому дл  вычислени  скорости перемещени  п тен вдоль оси V следует выбрать знак отрицательным, что подтверждаетс  экспериментально. При движении среды по заданному направлению зачастую имеют место поперечные колебательные перемещени  среды, происход щие в плоскости расположени  ее поверхности, которые привод т к по влению дополнительной частотноЛ составл ющей на выходе фотоэлектрического преобразовател , а следовательно, и к погрешности в изм€грении скорости перемещени  среды по заданному направлению, Согласно предлагаемому изобретению,чтобы уменьшить вли ние поперечных колебательных перемещений среды на точность измерени  скорости перемещени  среды по заданному направлению , предлагаемое устройство выполнено таким образом, что в нем лини  дивергенции пучка по координате, перпендикул рной направлению перемещени  среды по заданному направлению , расположена за поверхностью среды на рассто нии от нее, равном рассто нию от этой поверхности до плоскости фотоэлектрической регистрации . Следовательно, дл  поперючных перемещений среды выполнено условие п Фг отношение fp/f,, , а-так как в поперечном направлении среда облучена сход щимс  пучкс, скорость перемещени  п тен дифракционной картины в этом направлении равна нулю (3) : Vy Vo(-)0. В зсщанном направлении перемещени  среда облучена расход щимс  пучком , поэтому скорость перемещени  п тен дифракционной картины будет . равна удвоенной сксрости перемещени  среды (учитыва  равенство) , Vx-Vo H() 2V. С выхода фотоэлектрического преобразова ,тел  информативный сигнал, промодулированный частотой (Ь): , где Е - средний размер дифракционных п тен в плоскости фотоэлектрической регистрации 6), постзлс пает в блок 11 обработки информации, в котором производитс  вычисление измер емого паргилетра - скорости Vo перемещени  среды по заданному направлению. Полученна  информаци  регистрируетс  в цифровом виде прибором 12.
Таким образом, предлагаемое устройство исключает поперечную составл ющую скорости перемещени  пЯтен дифракционной картины в плоскости фотоэлектрической регистрации, -о.бусловленную поперечными колебательными перемещени ми среды в плоскости ее поверхности при движении среды по заданному направлению, тем самым существенно уменьшает вли ние поперечных колебательных перемещений,
что приводит к повышению точности измерени  скорости перемещени  среды по заданному направлению. В то же врем  устройство обладает повышенньм отношением сигнал/шум, поскольку в зоне отверсти  диафрагмы может одновременно находитьс  не более одногр дифракционного п тна.

Claims (1)

  1. УСТРОЙСТВО ДЛЛ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СПЛОШНЫХ СРЕД,содержащее лазер, оптический формирователь, выполненный в виде двух цилиндрических линз, одна из которых ориентирована вдоль направления движения исследуемой поверхности, фотоприемник, подключенный через блок обработки информации к регистратору, и анализатор поля рассеянного излучения, выполненный в виде фотомаски, расположенной перед фотоприемником, при этом фокусное расстояние первой цилиндрической линзы меньше расстояния от нее до исследуемой поверхности, а расстояния от точки пересечения оси лазера с исследуемой поверхностью до фокальной плоскости первой цилиндрической линзы и плоскости фотомаски равны между собой, отлич ающе ес я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет повышения отношения сигнал-шум и уменьшения влияния поперечных колебаний исследуемого объекта в плоскости движения среды, фотомаска выполнена в виде диафрагмы с отверстием, а вторая цилиндрическая линза ориентирована поперек направления движения и ее фокусное расстояние превьаиает расстояние от нее до исследуемой поверхности, при этом расстояния от исследуемой поверхности до фокальных плоскостей первой и второй цилиндрических линз равны между собой.
SU813255366A 1981-02-27 1981-02-27 Устройство дл измерени скорости перемещени поверхностей сплошных сред SU974899A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813255366A SU974899A1 (ru) 1981-02-27 1981-02-27 Устройство дл измерени скорости перемещени поверхностей сплошных сред

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813255366A SU974899A1 (ru) 1981-02-27 1981-02-27 Устройство дл измерени скорости перемещени поверхностей сплошных сред

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU974899A1 true SU974899A1 (ru) 1983-10-15

Family

ID=20945748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813255366A SU974899A1 (ru) 1981-02-27 1981-02-27 Устройство дл измерени скорости перемещени поверхностей сплошных сред

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU974899A1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент US 3737233, кл, 326-28, опублик. 1973. 2. Пате т DE 2015094, кл. G 01 Р 3/36, опублик. 1972 (прототип) . *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4540283A (en) Apparatus and method for determining the size and velocity of particles, droplets, bubbles or the like using laser light scattering
US8189176B2 (en) Velocity detector
US4813782A (en) Method and apparatus for measuring the floating amount of the magnetic head
Gray et al. An analysis of the scanning beam PIV illumination system
JPS5923390B2 (ja) スペックルを利用した運動物体の速度測定方法
CN101023377A (zh) 通过移动散斑干涉仪来研究表面振动的方法和装置
US20060139653A1 (en) Sensor for optically sensing air borne acoustic waves
US3700903A (en) Optical detecting systems for sensing variations in the lateral motion of light rays
US3680961A (en) Measurement of particle sizes
JP3450446B2 (ja) 光学式変位検出装置
US5026162A (en) Optical interference position measurement system
KR950020475A (ko) 주사장치와, 이 장치를 갖는 광학 판독 및 기록 장치
US5165045A (en) Method and apparatus for measuring displacement having parallel grating lines perpendicular to a displacement direction for diffracting a light beam
SU974899A1 (ru) Устройство дл измерени скорости перемещени поверхностей сплошных сред
US5007731A (en) Doppler fluid flow velocity measuring apparatus and method utilizing imaging of scattered light
US4973152A (en) Method and device for the noncontact optical measurement of paths, especially in the triangulation method
JPH0756471B2 (ja) レーザ多焦点法による粒子の速度、径、屈折率の同時測定方法
US3930733A (en) Process and apparatus for monitoring angular orientation
JPS588444B2 (ja) 変位測定装置
Antonelli et al. Empirical acousto-optic sonar performance versus water surface condition
JP2928398B2 (ja) 多次元振動計
JPH07229913A (ja) 速度計
US3365724A (en) Dual presentation oscillographic recorder
SU534646A1 (ru) Способ бесконтактного контрол профил криволинейных поверхностей объектов
DE2922873C2 (de) Verfahren und Anordnung zur berührungslosen fotoelektrischen Geschwindigkeitsmessung in mindestens einer Meßkoordinate an Oberflächen von starren oder deformierbaren Meßobjekten