Индикаторный растр к четырехканальному фотоэлектрическому измерительному преобразователю Советский патент 1990 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится измерительной технике и может быть использовано в составе четырехканального фотоэлектрического измерительного преобразователя для измерения величины перемещений объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет обеспечения равенства амплитуд и абсолютных значений составляющих выходного сигнала при развороте растров.

На фиг. 1 изображена оптическая схема четырехканального фотоэлектрического измерительного преобразователя; на фиг. 2 - индикаторный растр преобразователя; на фиг, 3 - векторная диаграмма сигналов пре- образователя.

Фотоэлектрический измерительный преобразователь содержит четыре источника 1 излучения, расположенные по ходу излучения, оптическую систему 2, измерительный растр 3, индикаторный растр 4, четыре собирающие линзы 5 и установленные за ними четыре фотоприемкика 6. Индикаторный растр 4 состоит из четырех участков 7-10, на каждом из которых выпол- нена растровая решетка, состоящая из двух групп параллельных штрихов, скрещенных между собой путем наклона каждой группы на угол +а и-а соответственно относительно продольной оси индикаторного рас- тра. Пары групп штрихов на участках 7-10 выполнены с относительным фазовым сдвип л 3 ж гом 0, тг, - и л: радиан соответственно.

Каждый из фотоприемников 6 установ- лен в плоскости изображения муаровой картины, образованной штрихами измерительного растра 3 и парой групп штрихов индикаторного растра 4.

Фотоэлектрический измерительный преобразователь работает следующим образом,

Излучение от источников 1 через оптическую систему 2, формирующую четыре параллельных потока излучения, перпенди- кулярные к поверхности растров 3 и 4, проходит через сопряжение этих растров, собирающие линзы 5 и поступает на фотоприемники 6. Каждый из четырех параллельных потоков проходит через измери- тельный растр 3, оДин из четырех участков индикаторного растра, одну из собирающих линз 5 и поступает на один из фотоприемников 6. При относительном перемещении измерительного растра 3 и индикаторного растра 4 происходит модуляция излучения растровым сопряжением. Наклон скрещивающихся параллельных штрихов на угол ±сс у предлагаемого индикаторного растра 4 так же, как и у известного, необхо- дим для уменьшения зависимости амплитуды выходного сигнала от угла разворота растров ф. При этом угол а выбирается равным половине максимального угла разворота растров (рмакс.

Фотоприемники б преобразуют модулированное излучение в электрический сигнал, при этом пространственный фазовый сдвиг штрихов индикаторного растра 4 преобразуется в фазовый сдвиг электрических сигналов фотоприемников 6. Таким образом, на выходе фотоприемников 6, расположенных напротив участков 7-10 индикаторного растра 4, получаются электрические сигналы с относительным фазотГ 1 тГ

вым сдвигом О, TT, -- и л радиан

соответственно. Сигналы с фазовым сдвигом 0 и я так же, как и сигналы с фазовым

ж Зл сдвигом - и-тр используются для получе22

л

ния двух сдвинутых по фазе на - выходных

сигналов без постоянной составляющей путем их встречного включения. Выходные сигналы позволяют организовать реверсивный счет муаровых полос с помощью известных отсчетных устройств.

При относительном линейном перемещении растров 3 и 4 из-за непрямолинейности направляющих (не показаны) или по другим причинам (например, погрешности синхронной работы линейных двигателей, осуществляющих плоскопараллельное перемещение фотоэлектрического измерительного преобразователя) происходит также разворот сопрягаемых растров на некоторый угол ф .

В случае несимметричного расположения потока излучения относительно продольной оси индикаторного растра 4 появляется погрешность измерения перемещений, обусловленная отсутствием соответствующей компенсации фазовых сдвигов выходных сигналов.

При предлагаемом выполнении индикаторного растра 4 выходной сигнал каждого фотоприемника б получается в результате преобразования потока излучения, образованного совместным действием скрещенных штрихов (фиг. 2). При этом каждый сигнал образован единственной составляющей, амплитуда и фаза которой не зависят при неконтролируемом развороте растров 3 и 4 от положения потока излучения в пределах площади поверхности индикаторного растра 4,

На диаграмме (фиг. 3) вектором А обозначен сигнал, полученный от сопряжения с верхним (по фиг. 2) участком индикаторного растра 4, вектором В - сигнал от сопряжения с нижним участком. Пространственный фазовый сдвиг между парами групп штрихов для выбранных участков растра равен jt радиан, иЛу)в на которые меняется фаза сигналов А и В соответственно при развороте сопрягаемых растров 3 и

4 на угол р. Для данного выполнения индикаторного растра 4 в преобразователе углы всегда равны по величине и противоположны по знаку, а закон изменения сигналов А и В при развороте растров 3 и 4 одинаков.

Следовательно, векторная диаграмма сигналов с фотоприемников 6 имеет одинаковый вид как для случая расположения потока излучения симметрично относительно продольной оси индикаторного растра 4, так и для случая его смещения относительно этой оси, поэтому погрешность измерения линейного перемещения растров 3 и 4 при их неконтролируемом развороте отсутству0

ет, что аедет к повышению точности измерений.

Формула изобретения Индикаторный растр к четырехканаль- ному фотоэлектрическому измерительному преобразователю, выполненный с участками, образованными группами параллельных штрихов, попарно ориентированными под углами +а к продольной оси индикаторного растра, пары групп штрихов на участках выполнены с относительным фазовым сдвигом 0, я/2, Зя/2 и я, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, индикаторный растр выполнен с участками, образованными скрещивающимися штрихами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе четырехканального фотоэлектрического измерительного преобразователя. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет обеспечения равенства амплитуд и абсолютных значений составляющих выходного сигнала при развороте растров. Идущее от четырех источников излучение проходит через оптическую систему, формирующую четыре параллельных потока излучения, а затем через сопряжение измерительного и индикаторного растров перпендикулярно к их поверхностям. Индикаторный растр состоит из четырех участков, на каждом из которых растровая решетка выполнена в виде двух групп параллельных штрихов, скрещенных между собой путем наклона каждой группы на угол α и -α соответственно относительно продольной оси индикаторного растра, пары групп штрихов выполнены с относительным фазовым сдвигом 0,φ/2, 3φ/2 и φ радиан соответственно. Пройдя собирающие линзы, каждый поток излучения попадает на один из фотоприемников, установленных в плоскости изображения муаровой картины, образованной штрихами измерительного растра. Сигналы с фазовым сдвигом О и φ, а также φ/2 и 3φ/2 используются для получения двух сдвинутых по фазе на φ/2 выходных сигналов без постоянной составляющей. При относительном перемещении сопрягаемых растров из-за непрямолинейности направляющих происходит также неконтролируемый разворот растров. Форма выполнения индикаторного растра в данном преобразователе обеспечивает компенсацию фазовых сдвигов выходных сигналов. Это устраняет погрешность измерения линейного перемещения растров при их неконтролируемом развороте и ведет к повышению точности измерений. 3 ил.

Фиг. 1

810Фиг 2

А-8 X

i%

в