Датчик линейных перемещений Советский патент 1984 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения величины перемещения подвижных элементов в машине- и приборостроении.

Известен датчик линейных перемещений, содержащий источник света и последовательно расположенные конденсор, индикаторный : растр с двумя группами штрихов, расположенными симметрично относительно его центра и ориентированными между собой под углом, измерительный растр и фотоприемный блок, два светочувствительных элемента которого расположены в плоскости изображения муаровьк полос, образуемых растрами f1.

Недостатками этого датчика являются больпше габариты и невысокая точность, обусловленные зависимостью контраста муаровых полос от изменения расстояния между индикаторными и измерительными растрами. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту явля|ется датчик линейных перемещений, содержащий источник света и последовательно расположенные по ходу излучения конденсор, пропускающую диф ракционную pemeiKy, отражающую дифракционную решетку, скрепляемую с . контролируемом объектом, две собирающие линзы, установленные симметрично относительно оптической оси датчика с противоположных сторон конденсора, и I два фотоприемника, каждьй из которых расположен в фокусе одной из линз Г 21.

Недостатком известного датчика является недостаточно высокая точность измерений, обусловленная пониженной амплитудой выходного сигнала, вследствие непараллельности штрихов пропускающей и отражающей решеток.

Целью изобретения является повьпвение точности измерений датчика линейных перемещений.

Эта цель достигается тем, что датчик линейных перемещений, содержащий источник света и последовательно расположенные по ходу излучения конденсор, пропускающую дифракционную решетку, отражающую дифракционную решетку, скрепляемую с контролируемым объектом, две собирающие линзы, установленные симметрично относительно оптической оси датчика

с противоположных сторон конденсора, и два фотоприемника, каждый из которых расположен в фокусе одной из линз, снабжен оптическим клином, установленным между решетками, про- пускающая решетка выполнена с одной системой параллельных штрнхбв, а клин ориентирован так, что §Гв главное сечение перпендикулярно штри0 хам решётки.

На фиг. 1 представлена оптичееквя схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Датчик линейных перемещений CQ

S держит источник 1 света и послвДО вательно расположенные по ходу й8 лучения конденсор 2, пропускакадуй дифракционную решетку 3 с нанесен

ной на ней одной системой 4 штри0 хов, отражающую дифракционную решет ку 5, скрепляемую с контролируемым объектом, оптический клин 6, установленный между решетками 3 и 5 так, что его главное сечение перпенди5 кулярно штрихам решеток, две собирающие линзы 7 и 8, установленные симметрично относительно оптической оси датчика с противоположных сторон конденсора 2, и два фотопри0 емника 9 и 10, каждый из которых расположен в фокусе одной из линз 7 и 8.

Датчик работает следующим образом.

Источник 1 света, находящийся в фокальной плоскости конденсора 2, освещает пapaллeльньnvI пучком центральную часть системы 4 штрихов, нанесенную на пропускающей дифракционной решетке 3. Штрихи решетки 3 параллельны штрихам подвижной отражающей дифракционной решетки 5. Свет, проходя через решетку 3, дифрагирует

5 в рабочем порядке. Свет, отраженньй от дифракционной решетки 5, попадает вновь на систему 4 штрихов решетки 3 и с помощью линз 7 и 8 фокусируется на светочувствительные элементы

Q фотоприемников 9 и 10. При этом паразитный свет, идущий в нулевом порядке после прохождения решетки 3 и за- тем в нулевом порядке после отражения от решетки 5, не попадает на линзы 7 и 8, возвращаясь обратно на конденсор 2.

Для получения двух сдвинутых один относительно другого на. Jil2 сигналов с фотоприемников 9 и 10 в промежутке между дифракционными решетками установлен оптический клин 6, разворотом которого в направлении, указанном стрелками на фиг. 1, и добиваются необходимого фазового сдвига. Это происходит благодаря тому, что пучки света, идущие к линзам 7 и 8 проходят через клин в местах, отличающихся по толщине. Так как угол клина мал, получаем высокую чувствительность выставления необходимого фазового сдвига. Изменение положения клина 6 по другим осям в процессе юс тировочной подвижки не влияет на качество работы датчика. 10 9 Установка клина 6 между дифракционными решетками, кроме того, позволяет выполнить конденсор 2, линзы 7 и 8, пропускающую дифракционную решетку 3 в виде единого блока и уменьшить габариты датчика. Таким образом, введение оптического клина между дифракционными решетками и исполнение пропускающей решетки с одной системой штрихов позволяет повысить амплитуду выходных сигналов датчика и за счет этого увеличить его точность.

6

/f

Фиг 2