Устройство для измерения поперечных размеров объектов Советский патент 1988 года по МПК G01B11/00 

(О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения поперечных размеров микропроводов, волокон и других протяженных.объектов (например, в биологии и медицине).

Цель изобретения - упрощение кон струкции и эксплуатации устройства.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит основание 1, на котором установлены источник 2 монохроматического излучения, например лазер, поляризационный фильтр 3, держатель 4 контролируемого объекта, штанга 5 с укрепленными на ней разделительной призмой 6 и фотоприемниками 7 и 8, а также блок 9 сравнения сигналов фотоприемников, привод 10 их перемещения, каретку 11 с установленным на ней контактным элементом 12, перемещаемую по направлякяцей 13, реохорд 14, источник 15 питания и регистратор 16.

Устройство работает следующим образом.

Луч света от источника 2, оптическая ось которого направлена вдоль ос нования, проходит через поляризацион ный фильтр 3, с помощью которого устанавливается требуемая интенсивност света, и направляется на установленный в держателе 4 об.ъект. На последнем происходит дифракция излучения, причем расположение экстремумов дифракции определяется выражением

d- sir.,

где ш - угол дифракции световой волны Л - длина световой волны; К - коэффициент, зависящий от по- рядка дифракционного максимума (минимума).

Световой поток, дифрагируювприй на объекте под углом расположения штанги 5, разделительной призмой 6 направляется на фотоприемники 7 и 8, подключенные к блоку 9 сравнения. Сигнал, возникающий при разности фототоков, используется для управления приводом 10, который обеспечивает перемещение каретки 11 по направляющей 13 параллельно оптической оси и основанию устройства. Поворот штан ги осуществляется с помощью фиксиро ванного на каретке 11 контактного

5

элемента 12, взаимодействующего с укрепленным на штанге 5 реохордом 14. Разделительная призма 6, фотоприемники 7 и 8 с приводом их перемещения и блок 9 сравнения сигналов фотоприемников образуют средство поиска энергетического максимума интенсивности излучения, обеспечивая ориентацию штанги с фотоприемниками в направлении выбранного экстремума дифракции в режиме автоматического слежения.

При анализе дифракционной картины используется следующее. Если на экране М, перпендикулярном оптической оси, точка N соответствует положению энергетического максимума интенсивности при дифракции на объекте О, то согласно уравнению 1:

20

d

sin(f X

(2)

где L и X - расстояния от N до контролируемого объекта О и оптической оси соответственно.

При условии X const, имеем:

Z .W- CQnst ,

(3)

тогда

.L,

(О

, 35

;

40

45

50

55

т.е. при вьтолнении условия X const между размером объекта и расстоянием от объекта до положения максимума на экране устанавливается линейная зависимость.

В устройстве этот принцип реализуется благодаря тому, что ось шарнира штанги 5 совмещают с держателем 4 контролируемого объекта, а контактный элемент 12 фиксируют на каретке 11 и перемещают параллельно оптической оси и основанию устройства. В результате, согласно уравнению 4, изменению поперечного размера объекта и связанного с этим изменению направления энергетического максимума интенсивности при дифракции пропорционально изменение положения контактного элемента 12 относительно штанги 5 при повороте последней в новое на- правленле экстремума дифракции. При соединении реохорда 14 с источником 15 питания это изменение положения контактного элемента 12 вызывает со- отзетствуищее изменение э; ктрического сигнала, поступающего от контактного элемента к регистратору 16.

Устройство позволяет осуществлять непрерывную регистрацию изменения поперечных размеров протяженных объектов в абсолютных величинах в авто- матич ском режиме (диапазон 5-200 мкм)

Устройство способствует повьшению точности измерений при малых углах дифракций за счет оценки поворота штанги по смещению контактного элемента относительно ее оси.

Устройство позволяет изменять диапазон измерений с использованием в каждом выбираемом диапазоне всей шкалы регистратора путем изменения моста фиксации реохорда 14 на штанге 5, положения контактного элемента 12 на каретке 11, а также направляющей 1 3 на основании 1.

Формула изобретения

Устройство для измерения попереч- ных размеров объектов, содержащее основание, источник монохроматического излучения, оптическая ось которого направлена вдоль основания, поляризационный фильтр, держатель контролируемого объекта, средство поиска энергетического максимума Штенсив- ности излучения, выполненнсэ в виде разделительной призмы, двух фотоприемников с приводом их перемещения и блока сравнения сигналов фотоприемников, напраиляющую кругового движения фотоприемников, измеритель углового положения фотоприемников и регистратор, .отличающееся тем, , с целью упрощения конструкции и эксплуатации устройства, направляющая кругового движения выполнена в виде штанги, гаарнирно закрепленной на основании, ось шарнира котЬрой совмещена с держателем контролируемого объекта, а измеритель углового положения фотоприемников вьшолнен в виде каретки, установленной с возмох ностью перемещения вдоль основания, контактного элемента, установленного на этой каретке, и реохорда, установленного на штанге.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения поперечных размеров микропроводов. Цель изобретения - упрощение конструкции и эксплуатации. Устройство для измерения поперечных размеров объектов содержит основание 1, на котором установлены источник 2 монохроматического излучения, поляризационный фильтр 3, держатель 4 контролируемого объекта, штанга 5 с укрепленной на ней призмой 6 и фотоприемниками 7, 8 и блок 9 сравнения сигналов фотоприемников, привод 10 их перемещения, каретку 11 с установленным на ней контактным элементом 12, перемещаемую по направляющей 13, реохорд 14, источник 15 питания и регистратор 16. 1 ил.