Способ измерения перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

Л

/

сл ю

4;: СО

СП

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения малых перемещений.

Целью изобретения является повышение точности измерения перемещения объекта и упрощение оптической системы формирования потока излучателя путем изменения оптического пути одного из световых ното- ков на величину, в два раза превыщаю- щую величину перемещения самого объекта.

На чертеже 11)едставлено устройство, реализующее способ.

Устройство содержит оптически связанные монохроматический излучатель 1, свето- делительный блок 2, грипиельпризму 3 и первый координатно-чунствительный фотоприемник 4, второй координатно-чувствительный фотоприемник .S, последовательно соединенные первый усилитель 6 и су.мматор 7, второй усилитель 8. Вгорой коордипатно- чувствительный приемник и триппельпризма жестко связана с кон i ро.1ируемым объектом 9, первый координатно-чунствительный приемник 4 и мон(ххроматический из.чуча- тель 1 укреплены неподвижно отн()сите. основания, выход первого координатно-чувь ствительного приемника 4 соединен с входом второго усилите.чя . выход кото.рого соединен с вторым входом сумматора 7. Оптический вход второго коо)динатно-ч ветви тельного приемника Г) оптически сгтзаи со светоде. 1ите.1ьным б UJKOM 2, а выход соеди нен с входом первого си.1ителя Н

Устройсгво )абота1ч следующим оГ.р; зо м.

)мат11чеекиГ1 . 1Ь I нинри мер полунроводниковьп из,| чаге 1Ь или r.i to- вый ,1азер, устанавливается не1;одви;1чН() относительно ocH(jBaHhH и задает исходное положение контроля, например, положение позиционирования об1)екта 5. ()1ггический блок 2 разде,1яе1 световой погок из.|уча те.тя на два . 1лельных приб.чизи- тельно равных но мощности свеговьгк потока, один из когорых оборачивается но отно1нению к )му таким образом, что при сложе1П1и напряжений с выходом коор- динатно-чувсп вите;1ьных фотон рием ни ков, напряжения, пропорциональные перемещению, ск.тадываются. а напряжения, пропо|)- циональные прост|1анственной нестаб иль- ности светово1о потока, компенсируются.

Одни из этих потоков направляются на второй координатно чувствительный фотоприемник 5, жестко связанный с конгро- лируемы.м обтзектом 9. другой 1осле

отражения от т|П11И1ельнризмы 3, укрепленной на объекте, неносредственло нап)авля ется на первый координатно-чувстви гельный фотоприемник 4. усгановленный неподвижно относительно основания.

При переме1пении обьекта 9 на . свето вой зонд перемещается по поверхности вго рого координат но-чувствительного фотопри0

емника 5 на ЛА , формируя на er(j шяходе электрический сигнал

(/ -К:ЛХ()

где /(s - чувствительность к перемещению g второго координатно чувствительного фотоприемника 5. Одновременно световой зонд, отраженный от второй триппельпризмы 3, координатно-чувств и тельного фото приемника 5 переме иается по поверхности первого координатно-чувствительного прием- ника 4 на +2Х, т.е. в 2 раза б()льн1е по величине и в противоположном направ-пении, формируя на его выходе : лектричеекий сигнал

64 2Л 4ЛАI- )

5 где Л - чувствительность первого коор динатно-чувствительного фс. юприемника 4 к перемещению.

Флуктуации npocijiaiicnu иного положе ния пучка света, вы {ваи1м,1е угловой Hev Td- бильностью положения излуч 1те, 1я 1 и флук- туацинми коэффициента пре :омления воз душного тракта излучатель 1 светодели- тельный блок 2, iipiij-. i к равным по ве личине и одинаковым но направлениям нерсмещсллям свето| .ь1л зон. уов по поверх- 5 HocTii 1К рвого и вгоригс) координатно-чув- ствите.чьных фотонриемников 4 ч 5, формируя си1На;:ы на их выход х

Г |4 2л4. .

1.-.К:,.()

11о1 ле усилс,:(-,и сигналов -оилителями 0 6 и S по.лучили

Г/,(з Лп-ЛЛЧКй- /Vh- лП- (5) ((н-Л 4- А- К8-К, А-П, (6) I le К,, и К8коэффициенты усиления

соответственно усилителей 6 и 8.

При условии К:, A 6 A h-Л 4, складывая

5 сигналы на выходе усилителей b и 8 (L/6

и Uf, на входе сумматора 7), получим

«,-f (. к---Л ЛА f ,.-f 2/(ЛА-Л .А П

Л А- Д 5Л в А.

Таким образом, на вых(;де сумматора Q 7 получается электрический сигнал, пропорциональный перемещению объекта А, и исключается погрешность, обусловленная нестабильностью пространственного положения потока излучения лазера и флук- туациями коэффициента преломления воз- 5 душного тракта, по которому распространяется ноток излученного лазера.

Формула изобретения

Способ измерения перемещений, при ко- тором формируют световой поток, разделяют на два параллельных равных по мощности световых потоков: опорный и измерительный, обращают один из них по отношению к другому до наступления компеи- сации составляющих проетранствениой. нестабильности световых потоков, направляют измерительный поток на объект, преобразуют оба потока в электрические

515274956

сигналы, суммируют эти электрические сиг-ляют опорный световой поток на объект налы и по полученному суммарному элек-и преобразуют его таким образом, что его трическому сигналу определяют величинусмещение увеличивается в два раза по срав- перемещения, отличающийся тем, что, с це-нению со смещением измерите тьного полью повышения точности измерения, направтока.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения перемещения объекта и упрощение оптической системы формирования потока излучателя путем изменения оптического пути одного из световых потоков на величину, в два раза превышающую величину перемещения самого объекта. Световой поток монохроматического излучателя 1 делят на два световых потока, один из которых обращается по отношению к другому так, чтобы пространственные нестабильности световых потоков компенсировались на блоке 2 светоделителя. Один из потоков направляется на координатно-чувствительный фотоприемник 5, расположенный на объекте 9, другой, отраженный от объекта 9, через траппельпризму 3 направляется на координатно-чувствительный фотоприемник 4, неподвижный относительно основания. Полученные электрические сигналы через усилители 6 и 8 с определенными коэффициентами усиления поступают на сумматор 7. В результате операции суммирования напряжения, пропорциональные составляющим пространственной нестабильности световых потоков, уничтожаются. 1 ил.