Устройство для измерения ускорения Советский патент 1984 года по МПК G01P15/93 

Изобретение относится к измерите ной технике, в частности к устройс вам для измерения ускорений. Известно устройство для измерени ускорений, содержащее корпус и уста новленные по ходу оптического луча источник когерентного излучения, ди фрагму, коллиматор, полупрозрачное зеркало, инерционный элемент на упр гом подвесе с закрепленным на нем зеркалом, фотрприемник и схему регистрации, выполненную в виде двух параллельных каналов . Недостатком известного устройств является низкая помехозащищенность вследствие того, что световые пучки проходят различные оптические пути. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости во время измерений Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения ускоре ния, содержащее корпус, и установлен ные по ходу оптического луча источник когерентного излучения, диафраг му, коллиматор, полупрозрачное зеркало, инерционный элемент на упругом подвесе с закрепленным на нем зеркалом, фогоприемник и схему регистрации, выполненную в виде двух параллельных каналов, снабжено плосковыпуклой линзой, установленной перед инерционным элементом по ходу оптического луча плоской поверхностью навстречу ему, выполненной полупрозрачной, двумя индикаторами положения инерционного элемента, установленными симметрично относительно него, электронным селектором каналов, каждый вход которого подключенк соответствующему индикатору, а выходы к схеме регистрации. На чертеже показано устройство для измерения ускорений, общий вид. Устройство для измерения ускорений содержит источник 1 когерентного излучения и установленные по ходу светового пучка диафрагму 2, коллиматор 3, полупрозрачное зеркало 4, апертурную диафрагму 5, фотоприемник б, схему 7 регистрации, электромеханический блок, выполненный в виде стакана 8 с выступами на его внут ренней поверхности и последовательно установленных в нём плосковыпуклрй линзы 9, индикатора положения инерци онного элемента в виде кольцевой пьезоэлектрической шайбы 10, взаимодействующей с выступом стакана 8, инерционного элемента 11, выполненного в виде пораня с кольцевымипроточками 12, зеркала 13, жестко связанного с инерционным элементом 11, дополнительной кольцевой пьезоэлектрической шайбы 14, взаимодействующей с дном стакана 15, основного и допол нительного упругих элементов 16 и 17 взаимодействующих с основной и допол нительной кольцевыми пьезоэлектричес кими шайбами 10 и 14 посредством основной и дополнительной изоляционных чашек 18 и 19, схема 7 регистрации выполнена в виде двух параллельных каналов 20 и 21, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные усилитель-ограничитель 22, ждущий блоки в г-генератор 23, детектор 24, преобразователь код-аналог 25, блок 26 регистрации и селектор 27 каналов, входы которого соединены с основной и дополнительной кольцевыми пьезоэлектрическими шайбами 10 и 14, выходы - с соответствующими ждущими блокинг-генераторами 23, выход фотоприемника б параллельно соединен с входами каналов 20 и 21. Плосковыпуклая линза 9 расположена в передней части стакана 8 в кольце плосковыпуклой линзы 28, упирающейся с однсэй стороны в юстировочные винты 29, расположенные под углом 90° в стакане 8, с другой стороны - в резиновое кольцо 30, поджимаемое гайкой 31, плосковыпуклая линза 9 выполнена с передней полупрозрачной поверхностью 32 навстречу световому пучку. Выводы кольцевых пьезоэлектрических шайб .10 И 14 через отверстия в изоляционных чашках 18 и 19 и через изоляционные втулки - основную 33 и дополнительную 34, впрессованные в стакан 8, подключены к селектору ка.налов 27 схемы 7 регистрации. Все элементы устройства смонтированы на общем о.сновании 35 (на чертеже условно показано пунктиром). Устройство для измерения ускорения работает следующим образом. Световое излучение от источника 1 когерентного излучения проходит диафрагму 2, которая предназначена для исключения попадания отраженного излучения в источник 1 когерентного излучения, преобразуется коллиматором 3 в параллельный пучок необходимого диаметра, проходит через полупрозрачное зеркало 4, расположенное под углом 45°к пучку, и плосковыпуклую линзу 9, передняя поверхность которой выполнена полупрозрачной путем напыления тонкого слоя серебра (или алюминия), частично отражается от нее и попадает на зеркало 13, размещенное на инерционном элементе 11. Юстировка плосковыпуклой линзы 9 выполняется юстировочными винтами 29 с к.оническими наконечниками в двух плоскостях благодаря тому, что винты 29 расположены под углом кольцо плосковыпуклой линзы 28 имеет бочкообразную поверхность соприкосновения со стаканом 8 и упирается в резиновое кольцо 30. Отраженная часть пучка с помощью полупрозрачного зеркала 4 направляется через апертурную диафрагму 5 на фотоприемник б, где является опорным пучком. Часть излучения, отраженного от зеркала 13, проходит .через плосковыпуклую линзу Э и с помощью полупрозрачного зеркала 4 через апертурную диафрагму 5 направляется на фотоприемник 6, где служит сигнальным (информационным) пучком. Таким образом обеспечивается совмещение путей зондирующего .и отраженного световых пучков. При дейст вии ускорения инерционный элемент 11 с зеркёьпом 13 смещается в результате действия сил инерции. Для уменьшения трения при скольжении инерционного элемента в стакане 8 он выполнен с кольцевыми проточками 12. При переме щении инерционного элемента 11 с зер калом 13 длина оптического пути, пройденного сигнальным пучком, изменяется, что вызывает сдвиг интерференционной картины на фотоприемнике 6. Смещение инерционного элемента 11 при действии сил инерции пропорци онально величине действующего ускоре ния, жесткости основного и дополнительного упругих элементов и определяется зависимостью ., где m - масса инерционного элемента 11; о - действующее ускорение; k - жесткость основного и допол нительного упругих элементов. Оптический путь сигнального пучка при этом удлиняется на расстояние .2Х, что соответствует числу линий интерференции пХ, где п - число длин волн светового излучения. Отсюда , а Г т.е. фотоприемник 6 зарегистрирует п импульсов, что характеризует собой величину действующего ускорения. Знак действующего ускорения определяется основной и дополнительной кольцевыми пьезоэлектрическими шайбами 10 и 14. Инерционный элемент Ы, сжимая основ,ной упругий элемент 16 (или дополнительный 17), передает усилие через основную изоляционную чашку 18 (или дополнительную 1Э) на основную кольцевую пьезоэлектрическую шайбу 10 (или дополнительную 14), сигнал.которой с помощью селектора 27, выполненного в виде триггера, подключает один из двух параллельных каналов 20 (или 21) ,. измеряющих ускорение с соответствующими знаком. При включении одного из двух параллельных каналов 20 или 21 сигнал с фотоприемника б попадает в усилитель-ограничитель 22, который усиливает сигнал и исключает влияние амплитудной модуляции сигнального пучка, вызванное дефокусировкой излучения при отражении его от подвижного зеркала 13. Далее сигнал формируется по амплитуде и дли тельности ждущим блокинг-генератором 23, детектируется и после преобразования в аналоговый сигнал поступает в блок 26 регистрации. Использование предлагаемого устройства для измерения ускорений дает возможность измерять разнознаковые ускорения, является нечувствительным к атмосферным и вибрационным помехам, поскольку опорный и сигнальный пучки на всем- оптическом пути совмещены и, следовательно, помехи вызывают одинаковые перемещения опорного и сигнального пучков и, соответственно, не дают сдвига интерференционной картины.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ, содержащее корпус и уста новленные по ходу оптического луча источник когерентного излучения, диафрагму, коллиматор, полупрозрачное зерксшо, инерционный элемент на т Чй.г1 &Й5... Г упругом подвесе с закрепленным на нем зеркалом, фотоприемник и схему регистрации,выполненную в виде двух параллельных каналов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в процессе измерения, оно снабжено плосковыпуклой линзой, установленной перед инерционным элементом по ходу оптического луча плоскойповерхностью навстречу ему, выполненной полупрозрачной, двумя индикаторами положения инерционного элемента, установленными симметрично относительно него, электронным селектором каналов, каждый вход которого подключен к соответствующему индикатору, а выходы - к схеме регистрации . ;у Wn 11 17 ЗИ( МШ