Устройство для измерения перемещений объекта Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

основными фотоприемниками 9 и 10 установлены щелевые диафрагмы 7 и 8. Во втором пучке лучей перед дополнительным фотоприемником 12 установлена щелевая диафрагма 1. Сигналы с приемников 9 и 10 поступают на первый блок 14 нахождения разности и в сумматор 15. Сигнал с г.умматора 15 пропорционален мощности излучения источника 1. Сигнал с блока 14 пропорционален линейному и угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагм 7 и 8. Сигнал с фотоприемника 12 в основном зависит от углового перемещения отражателя 5 в плос1208478

кости ориентирования диафрагмы 1 1 , Сигнал со второго блока 17 нахождения разности пропорционален линейному перемещению отражателя 5. Выходной сигнал с блока 19 согласования пропорционален линейному перемещению отражателя 5 и не зависит от мощности источника излучения. Выходной сигнал с блока 23 умножения пропорционален тангенсу угла поворота отражателя 5 и не зависит от мощности источника 1 излучения. Блок 13 поворота диафрагм кинематически связан с диафрагмами и служит для изменения плоскостей их ориентации. ил.

1

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения перемещений и амплитуды вибраций различных объектов и является ycoBepcjeHCTBo- ванием изобретения по авт.св. № 1067353.

Цель изобретения - повьшение точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения и установленные по ходу светового луча коллимирующий объектив 2, светоделительный элемент 3, зеркало 4, отражатель 5, связываемый с объектом, фокусирующий объектив 6 Коллимирующий объектив 2, отражатель 5, связьша,емый с объектом, и фокусирующий объектив б образуют первый пучок лучей, а светоделительный элемент 3, зеркало 4, отражатель 5 - второй пучок лучей. Устройство содержит также диафрагмы 7 и 8, установленные в первом пучке перед основными фотоприемниками 9 и 10, диафрагму 11, установленную во втором пучке лучей перед дополнительным фотоприемником 12, блок 13 поворота диафрагм, кинематически свя- занный с диафрагмами, первый блок 14 нахождения разности и сумматор 15, соединенные с выходами фотоприемников 9 и 10, соединенные последова2

тельно аттенюатор 16, второй блок нахождения разности, блок 18 умножения, блок 19 согласования и индикатор 20;.функциональный преобразователь 215 соединенный с выходом сумматора 15, соединенные последовательно усилитель 22, блок 23 умножения, блок 24 согласования и индикатор 25; выход усилителя 22 и второй вход второго блока 17 нахождения разности соединены с дополнительным фотоприемником 12, выход функционального преобразователя 21 соединен с вторыми входами блоков 18 и 23 умножения.

Устройство работает следующим образом.

Пучки света, формируемые источником излучения 1, расширяются коллим рующим объективом 2, отражаются от светоделителя 3, зеркала 4 и направляются на отражатель 5. Отраженные пучки лучей фокусируются фокусирующим объективом 6 на поверхности диафрагм 7 и 8, связанных с фoтoпpиeJ никaми 9 и 10, расположенн таким образом, что при начальном положении отражателя 5 диафрагмы расположены симметрично на линейных участках ветв,ей изменения интенсивности излучения источника излучения.

Сигналы, снимаемые с фотоприемников 9 и Юр поступают на входы

первого блока 1А нахождения разности и в сумматор 15. Сигнал с выхода первого блока 14 нахождения разности поступает на аттенюатор 16, где ослабляется в два раза, и далее поступает на первый вход второго блока 17 нахождения разности, на первый вход которого поступает сигнал с выхода фотоприемника 12. Сигнал с выхода второго блока 17 нахождения разности поступает на первый вход блока 18 умножения. Сигнал, снимаемый с выхода сумматора 15, пропорциональный мощности излучения источника 1 излучения, поступает на функциональный преобразователь 21, реализующий обратно пропорциональную зависимость выходного сигнала от входного.

Сигнал с выхода функционального преобразователя 21 поступает на второй вход блока 18 умножения, выходной сигнал с которого поступает на блок 19 соглсования, в котором нормируется по амплитуде.

Вькодной сигнал, формируемый на выходе блока 19 согласования, поступает на индикатор 20. При перемещении отражателя 5 на выходе первого блока 14 нахождения разности формируется сигнал, пропорциональный линейному и угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагм 7 и 8.

Угол оС падения на отражатель 5 пучков лучей, которые падают на диафрагмы 7 и 8, много больше угла 5С падения на отражатель 5 пучков лучей, которые падают на диафрагму 11, связанную с фотоприемником 12 и расположенную на одной из линейных частей ветвей изменения интенсивности излучения источника 1 излучения.

Благодаря малому углу ){ сигнал, снимаемый с выхода фотоприемника 12, слабо зависит от линейного перемещения отражателя 5 и зависит от углового перемещения отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагмы. В силу зтого после вычитания из сигнала, пропорционального линейным и угловым перемещениям отражателя 5, формируемого на выходе аттенюатора 16, сигнала, пропорционального угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагмы, формируемого на выходе фотоприемника 12 вторым блоком 17 на208478

хож;дения разности, на его выходе формируется сигнал, пропорциональ- ньй перемещению отражателя 5.

Для компенсации погрещности, 5 связанной с мощностью излучения

источника 1 излучения, информационный сигнал, формируемый на выходе второго блока 17 нахождения разности, умножается блоком 18 умножения на

10 сигнал,обратно пропорциональный мощности излучения источника I излучения, который формируется на выходе функционального преобразователя 21 . Таким образом, выходной сиг15 нал, формируемый на выходе блока 19 согласования, пропорционален линейному перемещению отражателя 5 и не зависит от мощности излучения источника излучения.

20 Сигнал, снимаемый с выхода фотоприемника 12, пропорциональный угловому перемещению отражателя 5 в плоскости ориентирования диафрагмы 11, усиливается усилителем 22, где

25 нормируется по амплитуде и поступает на первый вход блока 23 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, обратно пропорциональный мощности излучения источника 1 излу30 чения, формируемьш на выходе функционального преобразователя 21.

На выходе блока 23 умножения формируется сигнал, пропорциональный тангенсу угла поворота отражателя 5, независящий от мощности излучения источника 1 излучения. Выходной сигнал блока 23 умножения линеаризуется блоком 24 согласования и поступает на индикатор 25.

35

„

Выбор плоскости ориентации диафрагмы осуществляется при помощи блока 13 поворота, связанного с фотоприемниками.

в качестве диафрагм могут быть использованы непрозрачные экраны, на плоскости которых выполнена щель с размерами узкой стороны, намного меньщей диаметра светового пятна,

широкой стороны, большей диаметра светового пятна, а в качестве фотоприемников могут быть использованы фотодиоды с большой фоточувствительной поверхностью. При

этом пятно фокусируется так, чтобы оно бьшо меньше фоточувствительной поверхности фотодиодов с установленными на них диафрагмами.

Использование таких диафрагм позволяет сделать фотоприемники нечувствительными к перемещению светового пятна в плоскости, в который диафрагмы ориентированы широкой стороной, и тем самым устранить погрешность измерений от колебаний объекта в плоскостях, отличных от контролируемых. Поскольку блок поворота осуществляет синхронное изменение плоскости ориентации широких сторон щелей диафрагм, в данном устройстве имеется возможность измерения составляющих перемещений контролируемого объекта раздельно в любой плоскости.

Формула изобретения

Устройство для измерения переме щений объекта по авт.св..№ 1067353, отличаю щ-е е с я тем, что, с целью повьш1ения точности, оно жено тремя диафрагмами, две из которых расположены в первом пучке лучей перед основными фотоприемииками, а третья - во втором пучке лучей перед дополнительным фотоприемником и блоком поворота диафрагм, кинематически связанным с диафрагмами.

Устройство относится к измерительной технике5 используется для измерения перемещения объектов и является усовершенствованием устройства по а,с,№ 1067353. Цель изобретения - повышение точности измерений. Источник 1 излучения, объектив 2, светоделитель 3 и зеркало 4 формируют два пучка излучения, которые падают на отражатель 5, связьтае- мьй с контролируемым объектом, и отражаются от него под разными углами, В первом пучке лучей перед 00 Ш-Ч