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

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в контрольно-измерительных машинах для контроля малых перемещений.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства путем виньетирования светового потока.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для измерения малых перемещений; на фиг. 2 - ход лучей в оптической схеме устройства.

Устройство содержит корпус 1, направляющую втулку 2, оптопару 3, регистрирующий блок 4, чувствительный элемент 5, объектив 6, отражатель 7, выполненный в виде зеркала, и щуп 8.

На корпусе 1, содержащем направляющую втулку 2, закреплена оптопара 3, состоящая из фоторезистора и излучающего диода с согласованными спектраль- НЫ1-1И характеристиками. Оптопара 3 совмещена с передней фокальной плоскостью объектива 6 и имеет выход на регистрирующий блок 4. Чувствительный элемент 5 выполнен в виде упругой изогнутой ленты с отверстием, один конец которой неподвижной соединен с корпусом, а втрой имеет возможность перемещаться вдоль продольной оси упругой ленты и предназначен для связи с контролируемым объектом через щуп 8. Диаметр отверстия чувствительного элемента 5 является апер- турной диафрагмой объектива 6. Отражатель 7 представляет собой зеркало, закрепленное на корпусе, а фотоприемник установлен в передней фокальной плоскоЬти объектива, при этом зеркало выполнено плоским.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы щуп 8 опускают в свободное положение так, что чувствительный элемент выпрямляется, а отверстие в нем занимает положение апертурной диафрагмы объектива - положение I (рис. 2), Лучи света от излучающего диода оптопары 3 проецируются объективом 6 на отражатель 7 и, отразившись от отражателя 7, собираются в плоскости регистрирующего фоторезистора оптопары 3, откуда электрический сигнал поступает на регистриру1эщий блок А. Далее щуп 8 вводят в контакт с контролируемым объектом и задают начальный прогиб чувствительного элемента 5, при этом апертурная диафрагма занимает положение II и происходит виньетирование части светового пучка, в результате чего сигнал, поступающий на регистрирующий блок 4, имеет значение, пропорциональное величине прогиба чувствительного элемента х,.

При перемещении контролируемого объекта щуп 8 перемещается на расстояние Д 1, и апертурная диафрагма занимает положение III. Сигнал, поступающий на регистрирующий блок, умепьщается вследствие виньетирования пропорционально величине прогиба чувствительного элемента Xj.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что относительное удлинение чувствительного элеот его прогиба следую-

11 j.x

Ц

где 1 - расстояние между концами

чувствительного элемента 5 до деформации.

С учетом квадратичной зависимости величины прогиба упругого элемента 5 от относительного удлинения и известной квадратичной зависимости величины энергетической освещенности фотоприемника от апертурного угла (а

при малых прогибах эта величина пропорциональна величине стрелы прогиба) общая зависимость величины поступающего на регистрирующий блок А сигнала от контролируемого устройства линейного перемещения описывается степенной зависимостью (с показателем степени п;сА), что свидетельствует о ВЫСОКО чувствительности данного устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения малых перемещений объектов, содержащее корпус, установленные в корпусе оптопа- РУ, щуп, предназначенный для связи с объектом, чувствительньш элемент и отражатель, чувствительньш элемент выполнен в виде упругой изогнутой

ленты, один конец которой скреплен

с корпусом, а другой - с щупом, о т- личающееся тем, что, с целью повыщения чувствительности, оно снабжено объективом, отражатель установлен за объективом с противоположной по отнощению к оптопаре стороны упругой изогнутой ленты, в центре которого выполнено отверстие, а оптопара, объектив и отражатель рас- положены вдоль оптической оси, проходящей через центр, последовательно отверстию.

It

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в контрольно-измерительных машинах для контроля малых перемещений. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства путем виньетирования светового потока. Лучи света от излучающего диода оптопары проецируются объективом на отражатель и, отразившись от него, собираются в плоскости фоторезистора оптопары, откуда электрический сигнал поступает на регистрирующий блок. Чувствительный элемент выполнен в виде гибкой изогнутой ленты с отверстием и установлен между оптопарой и объективом так, что отверстие занимает положение апертурной диафрагмы системы оптопара - объектив - отражатель. Один конец гибкой ленты закреплен неподвижно, другой через щуп связан с контролируемым объектом. При перемещении объекта меняется прогиб чувствительного элемента и происходит виньетирование части светового пучка, попадающего на фоторезистор. Общая зависимость величины поступающего на регистрирующий блок сигнала от контролируемого линейного перемещения ΔL описывается степенной зависимостью с показателем степени Nъ4, что свидетельствует о высокой чувствительности. 2 ил.

Редактор Н.Горват

Составитель С.Грачев Техред Л.Олийнык

Заказ 7839/35

Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

И

ut.l

Корректор Л.Патай

Подписное