Устройство для измерения малых угловых смещений объекта Советский патент 1983 года по МПК G01B11/26 

9

8

Фиг.1 11006 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано преимущественно для измерения малых угловых смещений объектов. Известно устройство для измерения малых угловых смещений объекта, содержам1ее оптически сопряженные зеркало, закрепленное на объекте контроля, и жестко связанные между собой 0 источник когерентного излучения , плоское зеркало и регистрирующий блок, выполненный в виде зрительной трубы Cl ; Недостатком дануного устройства яв$ ляются низкие производительность и точность измерения, так как ведется визуальная настройка и оценка томности результатов измерения. Наиболее близким к изобретению по 20 технической сущности является ;устройство для измерения малых .угловых смещений объекта, содержащее оптически связанные и пос.ледовательно установленные источник оптического излучения, связываемый исследуемым объектом, светопровод и два фотоприемника, элемент ИЛИ и :Счетчик импульсов, соединенный с ни выходы фотоприемников соединены с входом элемента ИЛИ 2. Недостатком известного устройств являются небольшие функциональные возможности, так как устройство нечувствительно к изменению направления углового перемещения объекта. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей Поставленная цель достигается тему ЧТО устройство для измерения малых угловых объекта, содержащее оптически связанные и последбвательно установленные источник оптического излучения, связываемый с исследуемым объектом, светопровод и Два фотоприемника, элемент ИЛИ и счет чик импульсов, соединенный с ним, выходы фотоприемников соединены с входом элемента ИЛИ, снабжено двумя дифференцирующими блоками и сглаживающим фильтром, соединенным с выходами последних счетчик импульсов выполг нен реверсивным, а фотоприемники - в виде линейных фотопотенциометров, выходы которых соединены с входами соответствующих дифференцирующих блоков, выход сглаживающего фильтра соединен с управляющим входом счетчика. S 102 На фиг. 1 представлена Ьлок-схема устройства; на фиг.2 - схема устройства, поясняющая зависимость между геометрическими параметрами устройства; на фиг. 3 и i - графики зависимостей напряжения на выходах фотоприемников от изменения углового положения объекта; на фиг. 5 график изменения напряжения на выходе элемента ИЛИ; на фиг. 6 - график изменения напряжения на выходе сглаживающего фильтра; на фиг. 7 и 8 - графики изменения напряжения, на выходе сглаживающего фильтра соответственно в зависимости от увеличения или умень шения угла поворота, объекта, Устройство для измерения малых угловых смещений объекта состоит из установленных последовательно истомника 1 оптического излучения , связываемого с исследуемым объектом, свето провода 2, фотоприемников в виде линейных фотопотенциометров 3 и элемента ИЛИ 5, -счетчика импульсов в виде реверсивного счетчнка 6 , дифферен|33 рующих блоков 7 и 8 и сглаживающего фильтра 9. Устройство работает следующим образом. Луч света от источника 1 оптического излучения, жестко связанного с контролируемым объектом, под определенным углом входит в светопровод 2. Многократно отразившись от его боковых поверхностей, луч попадает на один из фотоприемников в виде линейных фотопотенциометров 3 .или 4, сигнал с которого поступает в два канала сигнал через элемент ИЛИ 5 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 6 импульсов и через дифференцирующие блок 7 и сглаживающий фильтр 9 - на управляющий вход реверсивного счетчика 6. При угловом смел щении объекта в плоскости измерения, а вместе с ним и источника 1 , изменяется угол входа луча в торец светопровода 2 , что приводит к изйенению числа внутренних отражений в нем и такому же изменению направления выходящего луна фиг.2). При изменении числа внутренних отражений луча от поверхностей светопровода 2 на единицу, луч будет переходить с одного на другой фотопотенциометр 3 или . При дальнейшем изменении (з данном случае увеличении) угла d входа луча в светопровод нагзряжение на выходах фотопотенциометров будет изменяться «Ьиг.З и ). В случае умен шения угла сС амплитуда, импульсов на выходах фотопотенциометров Зи k не будет увеличиваться. Так как выходы фотопотенциометров 3 и j подключены на вхо элемента ИЛИ 5, то с выхода элемента ИЛИ 5 на счетный вход реверсивного счетчика 6 будет поступать последовательность импульсов фиг.5). Таким образом, на выходе ре вереивного счетчика 6 будет величина пропорциональная количеству поступивших с фотбпотенциометров 3 и импульсов, число которых пропорционально количеству внутренних отражений луча источника 1 от поверхностей светопровода 2, последнее находится в следующей зависимости от угла смешения объекта; Т где п - число внутренних отражении луча от поверхностей светопровода ; длина светопровода; диаметр светопровода; сИ - угол смещения объекта с установленным на нем источни. ком. В то же время для определения фазы УГЛОВОГО смещения объекта сигнал с фотопотенциометров 3 и 4 поступает и на дифференцирущиё блоки 7 и 8. В случае увеличения угла оС напряжение на выходе дифференцирующих блоков 7 и 8 будет.изменяться и поступать на вход фильтра 9. После преобразования напряжения в сглаживающем фильтре 9 на управляющий вход реверсивного счетчика 6 поступает напряжение одной полярности. Увеличению угла ot соответствует положительная полярность на.пряжения на выходе фильтра(.), уменьшению угла-- отрицательная полярность фиг.8;. При поступлении на счетный вход реверсивного счетчика 6 элемента ИЛИ 5 и наличии потенциала положительной полярности на управляющем входе показания реверсивного .счетчика 6 увеличиваются пропорционально увеличению угла смещения объекта, если же на управляющий вход реверсивного счетчика б подается потенциал отрицательной полярности, показания счетчика 6 уменьшаются. Таким образом, за счет снабжения устройства двумя дифференцирующими блоками и фильтром и выполнения фотоприемников в виде реверсивного, расширятся функциональные возможности устройства для измерения малых угловых смещений вбъекта, так как, в част ности, при изменении углового прложения объекта в одном направлении изменение числа внутренних отражений луча в световоде суммируется. Если направление углового смещения стало обратным, то счетчик пееводится в режим вычитания, чем и учитывается как величина , так и направление углового смещения контролируемого объекта.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ УГЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее оптически связанные и последовательно установленные источник оптического излучения, связываемый с исследуемым объектом, светопровод и два фотоприекмике, элемент ИЛИ и счетчик импу|1ьсов, соединенный с ним, ВЫХОДЫ фотоприемииков соединены с ВХОДОМ элемента ИЛИ., отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено двумя дифференцирующими блоками и сглаживающим фильтром, соединенным с выходами последних, счетчик импульсов выполнен реверсивным, a фотоприемники - в виде линейных фотопотенциометров, выходы которых соединены с входами соответствующих дифференцирующих блоков, выход сглаживающего фильтра соединен с уп- , равляющим ВХОДОМ счетчика. . а

J.

е.У

0at.ff

u

г. 7