Волоконно-оптический измеритель перемещений объекта Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измери- тельной технике и может использоваться для бесконтактного измерения вектора статических и колебательных смещений в широком диапазоне частот.

Целью изобретения является одновременное измерение трех составляю- пщх вектора перемещений объекта за счет применения световода специальной конструкции.

На чертеже приведена функциональная схема волоконно-оптического измерителя перемещений.

Волоконно-оптический измеритель перемещений объекта содержит свето- вод 1, отражатель 2, устанавхтваемый на объекте, четыре фотоприемника 3- 6 и источник 7 света, которые оптически связаны между собой, а также три усилителя 8,9 и 10, три регист- рирующих. блока 11, 12 и 13и сумматор 14, световод 1 выполнен в виде пакетов подводящих и отводящих светопроводов, одни концы которых объединены и являются общим торцом све товода 1, расположенным перед отражателем 2, вторые концы подводящих пакетов световодов расположены пере источником 7 света, вторые концы пакетов отводящих светопроводов уста- новлены перед фотоприемниками 3-6, общий торец световода 1 выполнен в форме квадрата, отводящие пакеты св тоАроводов расположены крестообразно сторонам этого квадрата, причем сто роны квадратов сечений пакетов отводящих светопроводов в три раза меньше чем стороны квадрата общего торца световода 1 отражатель 2 имеет форму квадрата со стороной в два раза большей стороны квадрата сечения пакета отводящих светопроводов, первьй 3 и четвертый 6 фотопркемники связаны с одной парой пакетов отводящих светопроводов, расположенные:: на про тивоположныж сторонах квадрата общего торца световода 1, а второй 4 и третий 5 фототгриемники - с другой парой, выходы второго 4 и третьего 3 фотоприемников соединены соответ- ственво с инвертирующим и н€;инверти румции входами второго усилителя 9, а выходы первого 3 и четвертого 6 фотоприемников - с инвертирующим и неинвертирупцим входами третьего усилителя 10, выход сумматора 14 со дщнен с входом первого усилителя 8, выхода второго 9 и третьего 10 усил

телей

подключены соответственно ко входам второго 12 и третьего 13 регистрирующих блоков, а входы сумматора 14 - к входам фотоприемников 3- 6. Для увеличения точности и стабилизации измерений волоконно-оптический измеритель перемещений объекта также содержит пятый фотоприемник 15, установленный перед источником 7 света первьй усилитель 8 снабжен вторым входом, противоположной первому входу полярности, подключенным к выходу пятого фотоприемника 15, и все фотоприемники 3-6 и 15 закреплены на общей теплопроводящей пластине.

Волоконно-оптический измеритель перемещений объекта работает следующим образом. Световой поток источника 7 света по подводящим светопроводам поступает на отражатель 2, а затем по отводящим светопроводам - на фотоприемники 3-6. Модуляция светового потока, проходящего по световоду 1, зависит от расстояния о между отражателем 2 и общим торцом световода 1, а также от степени перекрытия крестообразно расположенных пакетов отводящих светопроводов отражателем 2. В случае симметричного расположения отражателя 2 относительно общего торца световода 1 световые потоки, поступающие на входы фотоприемников 3-6, равны и создают одинаковые напряжения на выходах этих фотоприемников, что в свою очередь обеспечивает нулевые значения на выходах дифференциальных усилителей 9 и 10. Смещение в тангенциальном направлении отражателя 2 относительно общего торца световода 1 приводит к рассогласованию световых потоков, поступающих на фотоприемники 3-6. Усилители 9 и 10 вырабатывают сигналы, пропорциональные составляющим тангенциального смещения отражателя 2. Сигналы с фотоприемников 3-6 суммируются сумматором 14 и усиливаются усилителем 8.«Так как сумма этих сигналов не зависит от тангенциального смещения отражателя 2 на выходе усилителя 8 формируется сигнал, пропорциональный нормальноиу смещению отражателя 2. Сигналы на выходе усилителя 8, 9 и 10 регистрируются регистрирующими блоками, 11, 12 и 13. Для увеличения точности измерения сигнал с фотоприемника 15, пропорциональный интенсивности излучения источника 7

света, подается на второй вход усилителя 8, что компенсирует влияние изменения интенсивности излучения. Для уменьшения влияния температурного дрейфа чувствительности фотоприемников 3-6 и 15 их температура уравнивается теплопроводящей пластиной.

Формула изобретения

t5

1. Волоконно-оптический измеритель перемещений объекта, содержащ оптически связанные между собой источник света, световод, отражатель, устанавливаемый на объекте, и первый фотоприемник, первый усилитель и первый регистрирующий блок, световод выполнен в виде пакетов подводящих и отводящих светопроводов, одни концы которых объединены и являются общим Ю торцом световода, расположенным перед отражателем, вторые концы подводящих пакетов светопроводов расположены перед источником света, отличающийся тем, что, с целью одно- 25 временного измерения трех составляю- щих вектора перемещений объекта, он снабжен вторым, третьим и четвертым фотоприемниками, вторым и третьим усилителем, сумматором, вторым и тре-зо тьим регистрирующими блоками, общий торец световода выполнен в форме квадрата и образован пакетами подводящих и четырьмя пакетами отвод}пчих светопроводов,пикеты отводящих свёто- , роводов распс. Ложены крестообразно по сторонам этого квадрата, причем стороны квадрата сечения пакета отводящих светопроводов в три раза меньше.

10

t5

Ю25зо ,

2542964

чем сторона квадрата общего торца световода, отражатель имеет форму квадрата со стороной, в два раза большей стороны квадрата сечения пакета отводящих светопроводов, вторые концы пакетов отводящих светопроводов установлены перед фотоприемниками таким образом, что первый и четвертый фотоприемники связаны.с одной парой пакетов отводящих светопроводов, расположенных на противополож- юйх сторонах квадрата общего торца световода, а второй и третий фотоприемники - с другой парой, выходы второго и третьего фотоприемников соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирукхцим входами второго усилителя, а выходы первого и четвертого фотоприемников - с инвертирующим и неинвертирующим входами третьего усилителя, выход сумматора соединен с входом первого усилителя, выходы второго и третьего усилителей подключены соответственно к входам второго и третьего регистрирующего блоков, а. вход сумматора - к выходам всех фотоприемников.

2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и стабилизации измерений, он снабжен пятым фотоприемником, установленным перед источником света, первый усилитель снабжен вторым входом противоположной первому входу полярности, подключенным к выходу пятого фотопркемника, и все фотоприемники закреплены на общей теплопроводящей пластине.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного измерения век- тора статических и колебательньрс смещений в широком диапазоне частот. Целью изобретения является одновременное измерение трех составляющих вектора перемещения объекта за счет применения световода специальной конструкции. В волоконно-оптическом измерителе перемещений, содержащем источник света, световод, фотоприемники и регистрирующие приборы, световод измерителя состоит из подводящих и отводящих светопроводников, образу- кяцих с одной стороны общий измерительный торец световода, состоящий из крестообразно расположенных подводящих и отводящих светопроводников, а с другой стороны - передающий торец и четыре приемных торца, причем общий измерительный торец установлен симметрично с зазором из перемещающегося объекта. Конструкция световода позволяет измерять не только нормальную, но и тангенциальные сос- тавлянщие перемещений объекта. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. i W ю ел

Составителгз Ю.Курбатов Редактор А.Дрлинич Техред А.Кравчук

Заказ 4709/43 Тираж 670Подписное

ВНВДПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений я открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-пол:играфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор М.Максинишинец