Устройство для измерения виброперемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения виброперемецений.

Цель изобретения - повьшение точности измерения виброперемещения за счет корректировки регулируемого светового потока.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1j на фиг. 3 - вид Б на фи . 1 .

Устройство содержит осветитель 1, конденсор 2, первую маску 3, вторую маску 4,в виде полуцилиндра, у которого высота и радиус основания равны соответственно высоте и радиусу основания маски 3. Маски 3 и 4 скреплены с объектом 5 своими основаниями и между собой так, чтобы плоскость маски бьша перпендикулярна плоскости сечения полуцилиндра (на фиг. 1 маски

J4i

для наглядности изображены повернутыми на 90 вокруг вертикальной оси). За масками 3 и 4 расположен объектив 6, служащий для формирования увеличенного изображения масок 3 и 4. В плоскости изображения объектива 6 установлена диафрагма 7 с отверстием, у которого расстояние между кромками 8 и 9 (фиг. 2) зависит от координаты X, начало которой совпадает с оптической Осью, и вычисляется по формуле;

н

COS arctg ;2L

2 cos arctg Li

где X и у - соответственно горизон тальная и вертикальная 20 координаты кривизны верхней и нижней кромки отверстия диафрагмы 7 относительно осей коорди- - нат, имеющих начало от- 25 счета в точке пересечения оптической оси с пло.с- костью диафрагмы 7; Н - расстояние между внешними кромками прорезей эле- 30 ментов отсечения ; 1 - максимальная длина рабочей зоны в плоскости диафрагмы 7;

L - расстояние от центра вы- 35 ходного зрачка объектива до плоскости диафрагмы 7. За диафрагмой 7 (фиг. 1) установлены компланарно элементы 10 и 11 отсечения, имеющие прорези 12 и 13, 40 которые выполнены параллельно основанию маски 3. На расстоянии от кром- -ки прорези 14 (фиг. 3), превьшающем длину полностью открытого выреза, вьшолнена калибровочная щель 15, пло- 45 щадь которой рассчитана на величину пропускаемого излучения, соответствующая приросту его при перемещении объекта 5 на известную величину.

Если 4 (х) - све функция от X, то

Ф(х) ЕЛ cos Выразив угол oJ

лучают

(х) Е Л о

Для того, чтобы функц валась равномерной пр X нужно компенсироват

ф(х) увеличением h в

---- - - - i 4 vj-v- yi; Ч-1 it; л I

Кромка 16 выполнена параллельно обра-50 позволяет осуществить

зующей маски 4. Элементы 10 и 11 отсечения излучения снабжены механизмами 1,7 и 18 их перемещения и установлены компланарно друг другу. Непосредственно за элементами 10 и 11 отсечения излучения и компланарно им последовательно расположены диАф- рагмы 19 и 20 с приводами 21 и 22 и

55

дение в конструкцию у ректирующей диафрагмы сложной конфигурации, компланарно с элемент

тового потока, компен тающий световой поток ность измерения вибро

Устройство работае разом.

Платформа 27 ориент сительно объекта с цел кости, в которой измер

рассеиватель 23, служащий для рассеивания светового потока по всей поверхности фотокатода фоторегистри-, , рующей системы 24. За диафрагмой 20 расположено откидное зеркало 25 с оптическим визиром 26, служащим для юстировки устройства перед проведением измерений. Все перечисленные элементы измерительного устройства (кроме масок 3 и 4) закреплены на платформе 27. Платформа имеет возможность вращения вокруг оси.

Световой поток ф, проходящий через элементарные площадки в плоскости изображения, можно определить как произведение E4S Eh dx, где h - высота элементарных площадок.

Если 4 (х) - световой поток как функция от X, то

Ф(х) ЕЛ . Выразив угол oJ через

Епо-

(х) Е ЛхЬ о

cos

X

arctg -..

Для того, чтобы функция f(x) оставалась равномерной при всех значениях X нужно компенсировать уменьшение

ф(х) увеличением h в cos arctgp раз,

LI

---- - - - i 4 vj-v- yi; Ч-1 it; л I

позволяет осуществить

дение в конструкцию устройства, корректирующей диафрагмы с отверстием сложной конфигурации, расположенной компланарно с элементами отсечения,

коррекцию светового потока, компенсировать недостающий световой поток, повысив точность измерения виброперемещений.

Устройство работает следующим образом.

Платформа 27 ориентируется относительно объекта с целью выбора плоскости, в которой измеряются виброперемещения так, чтобы оптическая ось объектива 6 была перпендикулярна плоскости маски 3. Постоянный световой поток осветителя 1 направляется на маски 3 и 4. Кромки прорезей 14 и 16 элементов 10 и 11 отсечения с помощью соответствующих механизмов 17 и 18 перемещают компланарно первому элементу отсечения, устанавливая их в такое положение, чтобы в оптический визир 26 были видны только вибрирующие кромки маски 3 в моменты их крайних положений, соответствующих минимальному световому потоку. Кромки диафрагм 19 и 20 с помощью соответствующих приводов 21 и 22 устанавливают в такое положение, чтобы в оптический визир были видны только вибрирующие кромки маски 3 и образующая маски 4 в моменты их крайних положений, соответствующих максимальному световому потоку. Откидное зеркало 25 откидывается. После этого увеличивают световой поток осветителя 1 так, чтобы выходной ток фоторе- гистрирующей системы 24 пропорциональный величине виброперемещений, не превышал предел линейности и истрируют его. Затем проводят калибровку устройства, выставляя с помощью механизма 18 калибровочную щель 15 и рабочую зону, полностью сомкнув кромки элементов 10 и 11 отсечения излучения:и диафрагм 19 и 20, и фиксируют выходной ток. Величину перемещения определяют из сравнения значений выходных токов. При повороте платформы 27 возможно измерение виброперемещений в других плоскостях, благодаря тому, что с маской 3 скреплен полуцилиндр (маска 4) и функцию продольной маски 4 выполняет образующая полуцилиндра. Кромки 8 и 9 диаф- - рагмы 7 регулируют пропорциональность светового потока величине перемещений, т.к. менее плотному потоку из- лучения соответствует больщая площадь отверстия образуемого проекцией

15

и ь-

1585667

маски 3, кромкой диафрагмы 9 и кромкой 14 элемента 11 отсечения излуче- ния. Пропорциональность сохраняется при любом положении маски 3 относи-, тельно оптической оси в пределах рабочей зоны.

Таким образом, высокая линейность позволяет снизить погрешность измерения виброперемещений.

Формула изобретения

Устройство для измерения вибро- перемещений по авт. св. N 1185072, от личающееся тем, что, с целью повьшзения точности, оно снабжено третьей диафрагмой, расположенной перед элементами отсечения по хо- ДУ излучения компланарно с элементами отсечения и выполненной с отверстием, образованным двумя отрезками параллельных прямых и двумя криволинейными отрезками, обращенными выпуклос- тями навстречу друг другу, и кривизной, определяемой из соотношения

Н cos arctg У ±

2 cos arctg 2L

L

5

0

5

где X, у - соответственно горизонтальная и вертикальная координаты кривизны верхнего и нижнего отрезков относительно осей координат, имеюп1 1х начало отсчета в точке пересечения оптической оси с плоскостью третьей диафрагмы; расстояние между внешними кромками элементов отсечения;

максимальная длина рабочей зоны в плоскости третьей диафрагмы;

расстояние от центра выходного зрачка объектива до плоскости третьей диафрагмы.

Н 1 L фиг. 2

Фиг.З

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения виброперемещений за счет корректировки регистрируемого светового потока. Оптическая система формирует изображение рабочего тела источника в плоскости и пределах зрачка объектива и создает однородную освещенность в плоскости масок. Продольную составляющую виброперемещений определяют с помощью модуляции светового потока в отверстии, образуемом проекцией наклонной кромки клиновой маски на плоскость элементов отсечения излучения и кромками этих элементов, и преобразуемой фоторегистратором в электрический ток. Поперечные перемещения определяют по нескольким направлениям при поворотах опорной плиты. При этом одним из элементов отсечения излучения закрывается проекция наклонной кромки клиновой маски и открывается проекция соответствующей образующей полуцилиндра, поперечные смещения которой модулируют в прорези излучение, на величину, немного превышающую величину поперечных перемещений, чтобы исключить до минимума постоянную составляющую, влияющую на линейность световой характеристики фоторегистратора, для чего осуществляется компенсация недостаточного светового потока третьей диафрагмой, выполненной с отверстием, образованным двумя отрезками параллельных прямых и двумя криволинейными отрезками, обращенными выпуклостями навстречу друг другу и кривизной, выбираемой из соотношения приведенного в тексте описания. 3 ил.