Устройство для измерения перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости, направления и амплитуды перемещений.

Цель изобретения - повышение чув- ствительности устройства и точности измерения достигается путем уменьшения погрешности дискретности устройства и обеспечения возможности непрерывного измерения положения объекта.

На чертеже представлена оптическая схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, оцтически связанные с ним два отражателя 2 и 3, расположенные взаимно параллельно и обращенные друг к другу отражающими поверхностями, отражатель 2 установлен неподвижно и выполнен составным из последовательно скрепленных отражающей части 4, щелевой диафрагмы 5 шириной f и светопоглощающей части 6, в которой выполнена кольцевая диафрагма 7, оптически связанная с источником 1 и двумя зеркалами 8 и 9. Зеркало 8 рас-

положено под углом 45 к поверхности отражателя 2, а зеркало 9 - под острым углом к поверхности отражателя 3. Оптическая система 10 выполнена составной из скрепленных плоского зеркала 11, установленного под острым углом к поверхности отражателя 2, и параболического зеркала 12, расположенного так, что его фокус находится на внешней отражающей поверхности попадает на фотоприемник 14 и при 13 отражателя 2, закреплена на внешней стороне отражателя 2 и оптически связана с фотоприемником 14, а через диафрагму 5 с отражателем 3. Фотоприемник 14 через вычислительньй блок 15 электрически связан с регистратором 16.

Ширину f щелевой диафрагмы 5 определяют по формуле

перемещении объекта сканирует по в апертуре координатно-чувствительно элемента фотоприемника 14. Фотопри ник 14 определяет величину и напра 40 ние перемещения объекта и выдает э трические сигналы на вычислительны блок 15, где информация обрабатыва ся и передается в регистратор 16.

f 2h/tg2 (-|- - 9),

где h - расстояние между отражателями 2 и 3;

6 - угол наклона зеркала 9 относительно плоскости отражателя 3.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения от источника 1, пройдя через кольцевую диафрагму 7, отражается от зеркала 8 и поступает на зеркало 9, установленное под угло 8 к поверхности отражателя 3, Отра

зившись от зеркала, пучок попадает на систему параллельных отражателей 2 и Зз гдвэ многократно отразившись, образует на поверхностях отражателей 2 и 3 световую шкалу с шагом 1 2h(tg 2 ), где h - расстояние между отражателями 2 и 3. При движении отражателя 3, связанного с объектом, световая шкала перемещается вместе с ним относительно неподвижного отражателя 2, в щелевую диафрагму 5 поступают световые пучки, отраженные от отражателя 2, и по мере перемещения объекта перемещаются параллельно себе из положения А в положение А . При переходе положения А в створ диафрагмы 5 попадает следующий узел отражения, так как ширина диафрагмы 5 , пучок снова занимает положение А и процесс повторяется. Наличие своггопоглотающей части 6 отражателя 2 обусловлено необходимостью устранения фоновых засветок диафрагмы 5.

Прошедший диафрагму 5 пучок попадает на параболическое зеркало 12 оптической, системы 10 и. отразившись от него, поступает в точку F фокуса параболического зеркала 12, являющуюся

точкой фокуса для всех параллельных ,пучков, претерпевает многократное отражение между плоекliM зеркалом 11 и внешней зеркальной поверхностью 13 отражателя 2. После этого пучок

попадает на фотоприемник 14 и при

перемещении объекта сканирует по всей апертуре координатно-чувствительного элемента фотоприемника 14. Фотоприемник 14 определяет величину и направле- 40 ние перемещения объекта и выдает электрические сигналы на вычислительный блок 15, где информация обрабатывается и передается в регистратор 16.

45 Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений., содержащее источник излучения, оптически связанные с ним два отража50 теля, расположенные взаимно параллельно и обращенные друг к другу от- ражаюшдми поверхностями, первый из которых установлен неподвижно и выполнен составным из последовательно

5 скрепленных отражающей части, щелевой диафрагмы и светопоглощающей части, а второй предназначен для скрепления с объектом, фотоприемник и регистратор, электрически связанный с фото13123774

тически связаны между собой, вычи тельным блоком, электрически связ ным с фотоприемником и регистрато в светопоглощающей части первого ражателя выполнена кольцевая диаф ма, оптически связанная с источни ком излучения, фотоприемник выпол в виде координатно-чувствительног преобразователя и оптически связа через оптическую систему со щелев диафрагмой, ширина которой опреде ется по формуле

3

приемником, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства и точности измерения, оно снабжено оптической системой, закрепленной на внешней стороне с первого отражателя и выполненной составной из последовательно скреплен- ° ных плоского зеркала, установленного под острым углом к поверхности пер- вог® отражателя, и параболического fO зеркала, расположенного так, что его фокус находится на внешней поверхности первого отражателя, на которую нанесено отражающее покрытие, двумя зеркалами, которые установлены на проf5 где f - ширина щелевой диафрагмы; тивоположном конце каждого из отра- жателей соответственно под прямым и острым углами к их плоскостям и оп- 0

f 2h/tg2 ( -0 ),

-расстояние между отражате лями ;

-угол наклона второго зерк

123774

тически связаны между собой, вычислительным блоком, электрически связанным с фотоприемником и регистратором, в светопоглощающей части первого отражателя выполнена кольцевая диафрагма, оптически связанная с источником излучения, фотоприемник выполнен в виде координатно-чувствительного преобразователя и оптически связан через оптическую систему со щелевой диафрагмой, ширина которой определяется по формуле

с°fO f5 где f - ширина щелевой диафрагмы; 0

ирина щелевой диафраг

f 2h/tg2 ( -0 ),

- ширина щелевой диафрагмы;

-расстояние между отражателями ;

-угол наклона второго зеркала.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости, направления и амплитуды перемещений. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства и точности измерения путем уменьшения погрешности дискретности устройства и обеспечения возможности непрерьгоного измерения положения объекта. Пучок излучения, пройдя диафрагму 7 и отразившись от зеркал 8 и 9, размещенных на противоположных концах отражателей 2 и 3, создает многократное отражение между отражателями 2 и 3 и, пройдя оптическую систему 10, состоящую из плоского зеркала 11 и параболического зеркала 12, сканирует поверхность координатно-чувствительного фотоприемника 14. Информация о перр- мещении объекта в электрическом виде поступает с фотоприемника 14 в вычислительный блок 15, обрабатывается и выдается на регистратор 16. 1 ил. S (Л 00 to оо 1