Преобразователь линейного перемещения Советский патент 1984 года по МПК G01B11/00 

13

4J

1

О5

СХ)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения координат треков микрочастиц на фотоснимках.

Известны фазовые растровые преобразователи перемещения, содержащие источник света, электромеханический модулятор, измерительный растр и фотоприемный блок С13.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь линейного пере мещения, содержаиций последовательно установленные источник оптического излучения, коллиматор, акустический модулятор, элетрический вход, которого подключен к генератору, измерительный растр и фотоприемный блок.

Оптический блок формирует два све товых пучка, освещающих две различные системы штрихов измерительного растра, расположенные вдоль направления перемещения 2.

Недостатком известного устройства является «аличие систематической погрешности преобразования, возникающей вследствие неточного нанесения штрихов растра.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе линейного перемещения, сбдёржадем последовательно установленные источник оптического излучения, коллиматор, акустический модулятор, электрический вход которого подключен к генератору, измерительный pacfp и фотоприемный блок, между коллиматором и измерительным растром установлен второй акустоопти ческий модулятор так, что дифракция пучка лучей может быть осуществлена одновременно на двух ультразвуковых волнах, .распространяю1 ихся в модуляторах в противоположных направлениях при этом каждый из модуляторов оптически связан с соответствующим участком одной и той же группы штрихов растра.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя линейного- перемещения; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения акустического модулятора с возбужденными в нем ультразвуковыми волнами. Преобразователь линейного перемещения содержит последовательно распо ложенные осветитель, состоящий из источника 1 света, конденсатора 2, диафрагмы 3, коллимиругацей линзы 4, двухканальный акустооптический модулятор 5, в расположенных один над другим каналах которого распространяются во встречном направлении по одной бегущей ультразвуковой волне,возбужденных генератором 6. Далее расположен измерительный растр 7 и

фотоприемное устройство 8, содержащее линзы 9 и 10 и фотоприемники 11 и 12. В световых пучках 13 и 14 точкой и крестиком указаны направления движения акустооптического растра к наблюдателью и от наблюдателя, соответственно. На фиг. 2 и 3 обозначены пьезоизлучатели 15 и 17, отражатель 18, поглотители 19 - 21.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 собирается конденсатором 2, проходит через диафрагму 3 и коллимируется линзой 4. Параллельный пучок света пересекает акустооптический модулятор 5, в котором распространяются одна над другой бегущие в противоположных направлениях ультразвуковые волны с длиной А. Такие волны можно возбудить с помсхцью одного пьезоизлучателя 15, отражателя 18 и поглотителя 19 или использовать два пьезоизлучателя 16 и 17 и два поглотителя 20 и 21. В результат.е модуляции волйоврго фронта светового пучка каждой из ультразвуковых волн возникают два набора световых пучков - дифракционных порядков. При распространении этих порядков под различными углами друг.к другу меняются фазовые соотношения в пучках, что приводит к возникновению двух амплитудных акустооптических растров с шагом S А / движущихся со скоростью распространения ультразвука в противоположных друг другу направлениях. Направления аттрихов этих акустооптических растров совпадают, а расположены они один под другим. Плоскости локализации как одного, так и другого акустооптического растра повторяются с периодом Л / , где А- длина световой волны, а первая плоскость локализации отстоит от ультразвуковой волны на расстоянии .

После сопряжения акустооптических растров, движущихся в противоположные стороны, с одним и тем же набором штрихов измерительного растра 7 образуются два модулированных световых пучйа. Эти пучки собираются линзами 9 и 10 и преобразуются фотоприемниками 11 и 12 в электрические сигналы ультразвуковой частоты, фазы которых изменяются в противоположные стороны при перемещении измерительного растра 7.

Целесообразно устанавливать измерительный растр 7 в одной из первых плоскостей локализации акустооптических растров, поскольку контрастность этих растров падает с увеличением номера плоскости локализации

Для уменьшения влияния рассеянного света могут быть введены апертурные диафрагмы перед фотоприемным с устройством. Таким образом, использование акустического модулятора с двумя . каналами с возможностью возбузкдения в каждом из расположенных один над другим каналов по бегущей ультразвуковой волне позволяет.повысить точность преобразования перемещение - фаза за счет использования одного и того же набора штрихов. При этом исключается составляющая погрешности измерения, возникающая из-за того, что оптические каналы разнесены по Jmнии измерительного перемещения. Эта составляющая погрешности обуслов лена неточностью нанесения штрихов . измерительного растра, в результате чего между осями оптических каналов уклгшывается различное числа штрихо при различных положениях измерительного растра. Также устраняется огран чение на повышение разрешающей способности, вызванное тем, что при уве личении разрешающей способности устройства путем уменьшения длины ультразвуковой волны А плоскости локализации в квадратичной зависимости прилижаются к акустооптическому модулятору, попадая в зону расположения элементов оптического блока, что не позволяет осуществить сопряжение акустооптического и измерительных растров при небольших волнах Л . I В данном устройстве расстояние между акустическим модулятором и из мерительным раствором может быть уменьшено до 1-2 VW. При этом чувствительность можно повысить в 5-7 раз. Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения основан на повышении точности и разрешающей способности измерения и может быть определен в зависимости от вида и объема контролируемых изделий.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕ1ЧЕНИЯ, содержащий последовательно установленные источник оптического излучения, коллиматор, акус тический модулятор, электрический вход которого подключен к генератору, измерительный растр и фотоприемный блок, о т л и ч а ющи и тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем между коллиматором и измерительным растром установлен второй акустический модулятор так, что дифракция пучка лучей -может быть осуществлена одновременно на двух ультразвуковых волнах, распространяющихся в модуляторах, в противоположных направлениях, приэтом Q каждый из модуляторов оптически связан с соответствующим участком W одной и той же группы штрихов растра

MIIMI

ISЧмммш

фиг.З

19

Фиг 2