Волоконно-оптический датчик измерения перемещений объекта Советский патент 1988 года по МПК G01B11/02 

12

///////////////////л

СС

со

00

Изобретение относится к измерительной технике, может использоваться для измерения перемещений и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1223031.

Цель изобретения - повышение информативности за счет измерения касательных перемещений объекта путем создания второго измерительного ка- нала.

На фиг. 1 представлена схема датчика; на фиг. 2 - скема измерения нормальных и касательных перемещений.

Датчик измерения содержит источник 1 монохроматического излучения, световод 2, отражающий элемент, например зеркало 3, предназначенное для скрепления с контролируемым объектом, второй световод 4, светоприемник 5, ре- гистрирующий блок 6, равноразмерные зубчать е. колеса 7 и 8, кинемат ическй связанные между собой и скрепленные соответс1-венно со световодами 2 и 4, торцы 9 и 10 первого и второго световодов, оптически связанных мезкду собой, полупрозрачное зеркало 1 1, скрепленное с объектом и установленное под углом к зеркалу 3, последова

тельно установленные третий световод

12, второй светоприемник 13, связанный с регистрирующим блоком 6. .

Датчш работает следующим образом Световой пучок от источника 1 (фиг. 1), прошедший первый световод

2,направляется на полупрозрачное зеркало 11. Часть пучка, пройдя полупрозрачное зеркало 11, попадает на зеркало 3 и, отразившись от него

и вторично пройдя через полупрозрач- Ное зеркало П, попадает на торцы 10 второго световода 4 и по нему в светоприемник 5. Далее сигнал со светоприемника 5 поступает в регист- рируюицж блок 6, где происходят его обработка и регистрация. Другая часть пучка, отразившись от полупрозрачного зеркала 11, попадает на третий световод 12 и далее через второй светоприемник 13 также поступает в регистрирующ ий блок 6, При перемещении объекта вдоль своей нормали перемещаются зеркало 3 и полупрозрачное зеркало 11, скрепленное с ним. Световой луч, отразившись от зеркала

3,перемещается по торцам 10 световода 4,

В зависимости от местоположения светового -пятна на торцах 10 освеща

10

15 2025

30

. 35

40 45 JQ55

ются различные элементы светоприемника 5. Таким образом, по смещению светового пятна можно судить о перемещении объекта вдоль своей нормали. При перемещении объекта вдоль своей касательной местоположение светового пятна на торцах 10 световода 4 не меняется. При перемещении объекта вдоль своей нормали световой луч, отразившийся от полупрозрачного зеркала 11, перемещается по световоду 12, меняя свое местоположение, т.е. по смещению светового пятна на световоде 12 также можно судить о перемещении объекта вдоль своей нормали. При перемещении объекта вдоль своей касательной местоположение светового пятна на световоде 12 тоже изменяется. Такш-f образом, со светоприемника 13, связанного со световодом 12, в регистрирующий блок 6 поступает суммар-. ный сигн;зл от двух перемещений объекта - вдоль нормали и вдоль касательной, а со светоприемника 5 - только сигнал, зависящий от перемещения объ- екта только вдоль нормали.

Рассмотрим работу датчика при измерении перемещений вдоль .нормали к .объекту (фиг. 2), .

При смещении объекта на велг чину 1,/,,на торцах 10 световода 4 световое

пятно сместится на величину lf,i, а на световоде 12 - на велшшну 1 ,1,

Угол наклона полупрозрачного зеркала 11, скрепл енного с объектом, в рассматриваемой плоскости выбирается таким, чтобы смещения светового пятна на световодах 4 и 12 находились в зависимости -nfi тогда величина нормального смещения 1 ю 1 ttiat fi

При, смещении объекта вд(ль норма ли и вдоль касательной к объекту измерение сводится к следующему.

При смещении вдоль касательной на величину световоде 4 положение

светового пятна не меняется (I 0)

и сигнал остается прежним, т.р, соответствующим 1(,. На световоде 12 све.1

товое пятно смещается на велшшну If,,. Относительно начального положения объекта .f содержит в себе пере43

объекта мещение вдоль нормали

1

«/2Тогда смещение объекта вдоль касательной определится как 1, г ll f 1п,При касательном смещении объекта в противоположную сторону на величину

4 будет смещение

1 на световоде о t

1,.л о, а на световоде 12 будет 1о,

I ч

и тогда 1/1 1

/л

- 1 п/7 1

/

- 1

2 1, Знак в полученных соотношениях определяет .направление смещения.

9390 Ф

10

15

о рмула изобретения Волоконно-оптический датчик измерения перемещений объекта по авт. св. № 1223031, отличающийся тем, что, с целью повьпиения информативности путем измерения касательных перемещений, датчик снабжен полупрозрачным зеркалом, предназначенным для скрепления с объектом и устанавливаемым под углом к зеркалу, последова- . тельно установленными Третьим световодом, оптически связанным с полупрозрачным зеркалом, и светоприемником, электрически связанным с регистрирующим блоком.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано ДЛЯ измерения перемещений. Цель изобретения - измерение касательных перемещений - достигается путем создания второго измерительного канала. Световой пучок от источника 1, прошедший первый световод 2, направляется на полупрозрачное зеркало 11. Часть пучка, пройдя полупрозрачное зеркало 11, попадает на зеркало 3 и, отразившись от него и вторично пройдя через полупрозрачное зеркало 11, попадает на торць: 10 второго световода 4 и по нему в светоприем- ник 5. Далее сигнал со светоприемни- ка 5 поступает в регистрирующий блок 6, где происходят его обработка и регистрация. Другая часть пучка, отразившись от полупрозрачного зеркала 11 , попадает на торец третьего свето- .вода 12 и далее через второй свето- приемник 13 также поступает в регистрирующий блок 6. В регистрирующем ,- блоке обрабатываются сигналы от свето- ® приемников 5 и 13, несущие 1шформацию о касательном и нормальном перемещениях объекта; 2 ил.

//////// / / f/

/

Ь

I:

«S

У///////А

f/

I 4

1%х.гу

Фиг, 2