Устройство для измерения перемещений объекта Советский патент 1990 года по МПК G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при прецизионных измерениях перемещений объекта.

Цель изобретения - повьшение точности за счет уменьшения погрешностей изготовления дифракционной решетки и расширение пределов измерения.

На чертеже изображено ycTpoiicTBO для измерения -перемещений объекта.

Устройство содержит последовательно установленные источник 1 света и две прозрачные решетки 2 и 3, одна из которых (2) индикаторная, а другая (3) измерительная, предназначенная для связи с объектом, и приемную cиcтe ry, состоящую из последовательно установленных объектива 4, двух- щелевой диафрап-о. 5 и двлтс фотоприемников 6 и 7, счетчика 8 и двух усилителей 9 и 10, электрически связан - ных входа№1 с фотоприемниками 6 и 7, а выходами - со счетчиком 8, и кор- ректрфующий элемент 11 , установленный за индикаторной решеткой 2 в диафрагированных ею пучках i1-ro порядка. Измеритепьная решетка 3 выполнена в виде приставленных друг к другу без зазора оптических одножильных световодов (ОЖС) без защитной оболочки и установлена в месте пересечения дифрагированных в плоскости, параллельной плоскости решетки 2.

Устройство работает следующим образом,

.Изл чeшie от источш1ка 1 света, в .качестве которого использован лазер,

о;

ос

расщепляется индикаторной решеткой 2 на два пучка, которые поступают на корректирующий элемент 11. Корректи- рующий элемент 11 направляет оба пучка в заданную точку, где они пересекаются. Элемент 11 состоит из одной неподвижной и двух подвижных частей. Это обеспечивает возможность изменения элементом 11 углов, под которыми пучки направляются в точку пересечения. Изменяя углы, можно менять чувствительность устройства к перемещениям. Д aпaзoн изменения углов - от нескольких градусов дол АО. Соответственно, чувствительность может меняться в диапазоне 100-1 мкм. В точке пересечения дифрагированные пучки попадают на измерительную решетку 3, связанную с перемещаю1цимся ; объектом. Решетка 3 выполнена из при- ставленных друг к другу без зазора ОЖС без защитной оболочки и представляет собой наборный оптический растр (НОР). Наращивание НОР путем прйсты-I ковки к нему новых ОМС дает возйож- ность измерять перемещения объекта практически на любые расстояния. Прошедшее НОР излучение интерфериру ет. Объектив 4 увеличивает интерференционные полосы и проецирует их на двухщелевую диафрагму 5 и даль- ше на фотоприемники 6 и 7, сдвинутые в пространстве интерференционной полосы на If/Z, При перемеще1ши НОР интерференционные полосы перемещаются, усилители 9 и 10 усиливают фототоки с фотоприемников 6 и 7 и преобразуют их в импульсы, которые накапливаются в счетчике 8,:

дааметр дифрагированных пучков должен быть вдвое больше диаметра ОЖС, из которых составлен НОР. Выполнение этого условия обеспечивает по16031894

стоянный контакт интерференционных полос.

В качестве источника 1 света мо- J гут применяться лазеры с малой длиной когерентности (например, полупроводниковые) .

НОР может быть выполнен по любой криволинейной траектории с радиусом 10 кривизны 10-12 диаметров ОЖС и выше, что дает возможность измерять криволинейные перемещения при движении устройства вдоль НОР. НОР может быт выполнен пут ем крепления как на жестп 15 У так и на гибкую поверхность.

20

25

30

35

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений объекта, содержащее последовательно установленные источник света и две прозрачные решетки, одна из которых индикаторная, а другая измерительная, предназначенная дпя связи с объектом, и приемную систему, сос тоящую из последовательно установленных объектива, двухщеяевой диафрагмы и двух фотоприемников, счетчика и двух усилителей, электрически связан- ных входами с фотоприемниками, а выходами - со счетчиком, о т л и ч а -i ю щ е е с я тем, что, с целью по- вьрцения точности и расширения пределов измерения, оно снабжено корректи рующим элементом, установленньм за индикаторной решеткой в дифрагирован- ных ею пучках 1-г6 порядка, а измерительная решетка выполнена в виде приставленных друг к другу без зазора оптических одножильных световодов без защитной оболочки и установлена в месте пересечеиия дифрагированных пучков в плоскости, параллельной плоское ти.реветки.

0

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений объекта, содержащее последовательно установленные источник света и две прозрачные решетки, одна из которых индикаторная, а другая измерительная, предназначенная дпя связи с объектом, и приемную систему, сос тоящую из последовательно установленных объектива, двухщеяевой диафрагмы и двух фотоприемников, счетчика и двух усилителей, электрически связан- ных входами с фотоприемниками, а выходами - со счетчиком, о т л и ч а -i ю щ е е с я тем, что, с целью по- вьрцения точности и расширения пределов измерения, оно снабжено корректи рующим элементом, установленньм за индикаторной решеткой в дифрагирован- ных ею пучках 1-г6 порядка, а измерительная решетка выполнена в виде приставленных друг к другу без зазора оптических одножильных световодов без защитной оболочки и установлена в месте пересечеиия дифрагированных пучков в плоскости, параллельной плоское ти.реветки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при прецизионных измерениях перемещений объекта. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешностей изготовления дифракционной решетки и расширение пределов измерения. Излучение от источника света расщепляется на два пучка и поступает на корректирующий элемент, который направляет их на измерительную решетку, связанную с перемещающимся объектом. Решетка выполнена из оптических одножильных световодов. Прошедшее решетку излучение интерферирует. Объектив увеличивает интерференционные полосы и проецирует их на двухщелевую диафрагму и дальше - на два фотоприемника. Сигналы с фотоприемников усиливаются и поступают в счетчик. 1 ил.