Устройство для измерения перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

новленные и оптически связанные ис- 30 переводя его во включенное состояние,.

точник 1 света, систему 2 формирования опорного светового луча, ультразвуковой модулятор 3 света (УМС), кинематически связанный с объектом, генератор 4 иесущей частоты, выход которого связан с входом УМС 3, два фотоприемника 5 и 6, распо;|оженные соответственно по ходу диф1$акционных лучей плюс первого и минус первого порядка дифракции, вычитающий -блок 7, С5гммирующий блок 8, входы ( соединены с выходами фотоприемников, измеритель 9 амплитуды импульсов, бистабильный элемент 10, генератор 11 стробирукщнх импульсов. :

Бистабильный злемент 10 может быть выполнен в виде триггера. Используемый УМС 3 выполнен работающим в промежуточном режиме )еязду режима- мн дифракции Рамана-Ната и дифракции Брэгга.

При этом справедливо соотношение

. ,

Х, - ширина ультразвукового

пучк а: .. X - длнна волны света;

Лдлина волны ультразвука.

5

5

О

5

Генератор 4 работает в режиме импульсной модуляции, В момент появления импульса от генератора J1 стро- бирующих импульсов генератор 4 генерирует радиоимпульс, преобразуемый в УМС 3 в ультразвуковую волну, которая через промежуток времени, равный времени ее пробега от вхолного торца УМС 3 до пересечения опорного луча i света, вызывает дифракцию этого луча.: Дифрагированные лучи фop вфyют сигналы йа выходах фотоприемников 5 и 6, задержанные во времени. Эта времен- задержка, пропорциональна линейно-: му смещению УМС 3 относительно опорного светового Луча. Сигналы с фотоприемников передаются на суммирующий 8 и вычитающий 7 блоки. Импульсы на выходе.фотоприемнйков 5 и 6 имеют |амплитудяj пропорциональные интенсивности 1, и I., дифракционных лучей, : интенсивность которых зависит O s величины угла наклона фронтов ультразвуковой волны к опорному лучу (фиг. 2а). Амплитуда импульса на вы ходе вычитающего блока 7 з ависит от угла об в пределах ±бр (Г .2б) и соответствует разности значений и ,, Таким , амплитуда

импульса на выходе вычитающего блока 7 однозначно определяет угловое положение 3 света относительно опорного светового луча. Измеряется амплитуда измерителем 9 амплитуды импульса. Амплитуда импульса на выходе суммирующего блока 8 фиг. 2в) во всем диапазоне измерения углов 4 0 g отличается от нуля, имеет максимальное значение и практически не меняется. Сигнал с выхода суммирую- ицего блока 8, задержанный во времени, поступает на бистабильный элемент 10 и переводит его в выключенное состояние.

Длительность единичного импулвса на выходе бистабильного элемента 10

1460606

установленный в зоне дифрагирован ного луча первого порядка, генера тор несущей частоты, выход которо соединен с.входом ультразвукового модулятора света, бистабильный эле мент, генератор стробирунзщих импул сов, выход которого подключен к мо ляционному входу генератора несуще 10 частоты и первому входу бистабильн го элемента, отличающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за сче измерения наряду с линейными также 15 и угловых перемещений, оно снабже но вторым фотоприемником, вычитающим блоком, суммирующим блоком и измерителем амплитуды импульса, вх ды вычитающего и суммирующего бло

г-1--- «. % л-х У, у ninnj у пЧц С 1 J UJIO

равна времени распространения ультра-2о ков соединены с выходами первого и

ЗВУКОВОЙ волны от ТОППЯ УМП ч пп«. л.

звуковой волны от торца УМС 3 до опорного светового луча и определяет линейное смеп1ение объекта, связанного с УМС 3.

второго фотоприемников, выход суммирующего блока соединен с вторым входом бистабильного элемента, вход измерителя амплитуды импульса соеди

Формула

изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее источник света, оптически связанные и установленные j по ходу луча, систему формирования опорного светового луча и ультразвуковой модулятор света, фотоприемник,

1460606

установленный в зоне дифрагированного луча первого порядка, генератор несущей частоты, выход которого соединен с.входом ультразвукового модулятора света, бистабильный элемент, генератор стробирунзщих импульсов, выход которого подключен к модуляционному входу генератора несущей частоты и первому входу бистабильного элемента, отличающее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения наряду с линейными также и угловых перемещений, оно снабжено вторым фотоприемником, вычитающим блоком, суммирующим блоком и измерителем амплитуды импульса, входы вычитающего и суммирующего блог-1--- «. % л-х У, у ninnj у пЧц С 1 J UJIO

ков соединены с выходами первого и

ков соединены с выходами первого и

«. л.

второго фотоприемников, выход суммирующего блока соединен с вторым входом бистабильного элемента, вход измерителя амплитуды импульса соедииен с выходом вычитагацего блока, второй фотоприемник расположен в зоне дифрагированного луча, симметрично первому бтносительно луча нулевого порядка дифракции, ультразвуковой модулятор света выполнен в промежуточном режиме между режимами дифракции Романа-Ната и дифракции Брэгга.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель .- изобретения - расширение функцио- , нальных возможностей - достигается за счет .дополнительного измерения угловых перемещений объекта. Световой луч от источника 1 света падает на ультразвуковой модулятор 3 света. В результате дифракции луча на периодической структуре ультразвукового модулятора 3 света лучи плюс первого и минус первого порядков дифракции попадают соответственно на фотоприемники 5 и 6. Суммарный сигнал с этих фотоприемников слабо зависит от угла падения луча, его величина рпред - ляется,с помощью суммирующего блора 8 и по ней можно судить о величине линейного перемещения. Линейный размер определяется по задержке сигнала с выхода суммирующего блока 8 относительно импульса генератора 4 стробирующих импульсов. Величина углового перемещения определяется путем вычитания сигналов плюс перво го и минус первого порядков дифракции с помощью вычитающего блока 7. 2 ил. (Л

Ав(.7

t:

%

ff.

ff

Фиг. 2

Л/г.с

&А

-9

6

е