Датчик перемещения Советский патент 1990 года по МПК G01B11/02 

Из ной

конньм ется По

обретение относится к измеритель- технике, в частности к оптоволо- датчикам перемещений, и явля- усовершенствованием устройства айт. св. № 1427169. изобретения - повышение точ- измерений за счет уменьшения света в датчике.

HOCTt

noTejb

Н,

щени5 ; товоров

Да

лт конц,

фиг. 1 изображен датчик перемена фиг. 2 - схема укладки светчик перемещения состоит из воло- конньх световодов 1, которые одними

ми 2 объединены в группы 3 - 6 ti оптиг|ески: связа.нь1 через светоделитель 7 и объектив 8 с излучателем 9, а кавдая группа 3-6 световодов - с

твую1цим ей фотоприемником 10- Другими концами световоды 1 обращены к отражателю 14, состоящему из триппель-призмы 15 и объектива 16, и смещены один относительно другого на расстояние Т/4 вдоль оптической оси отражателя 14, причем световоды в группах 3-6 смещены один относительно другого на расстояние Т. Отражатель 14 связан с объектом 17 перемещения.

Концы волоконных световодов 1, обращенные к отражателю 14, собраны в жгут (фиг. 2) со спиральным расположением световодов 1, Торцы световодов 1 расположены по винтовой линии

с постоянным углом / подъема витков и J

шагом tg .rcsin А| где d - диаметр световода; А - числовая апертура световода 1. Шаг t винтовой линии меньшается по мере приближения к вершине.

О5

о

00 4;а

ьс

4i

1Ч

Датчик работает следующим образом.

Излучатель 9 с помощью объектива 8 равномерно возбузкдает световоды 1. Свет распространяется по световодам 1 достигает их выходных торцов и с помощью объектива 16 -и триппель-призмы 15 возвращается к выходным торцам световодов. 1., При этом если фокальная плоскость объектива 16 не совпадает ни с одним из торцов световодов 5, световая энергия практически рассеивается, не попадая в световоды 1. При перемещении объекта 17 фокальная пло.скость объектива 16 наплывает на торцы све- товодов 1 , последовательно пересекая их тордыо По мере перемещения фокальной плоскости объектива 16 к торцу световода 1, доля световой энергии, попадающей в него, увеличивается, до- ,стигая максимзт а в момент совпадения фокальной плоскости с торцом. Так как световоды групп 6, 5,.4 и 3 оптичес-. ки сопряжены с фотоприемНиками 10, 11 12 и 13 соответственно, при перемеще- НИИ объекта 17 на ф.отоприемниках возникают сигналы с пространственным периодом Т и сдвинутые один относительно другого на Т/4. .

. .Наличие таких сигналов позволяет сформировать квадратурные сигналы (т.е. сдвинутые по фазе на IT/2), вклю чив фотоприемники попарно через один, т.е. 10 с 12и 11 с 14 по балансной схеме. При этом для устранения взаим-

ного виньетирования конусов света соседними световодами жгута, световоды уложены регулярно, по спирали с торцами на винтовой линии с постоянным углом подъема витков. Это уменьшает потери света (уменьшение амплитуд отдельных полуволн).и увеличивает точность интерполирования информационных сигналов.

Уменьшение потерь .света в датчике путем исключения виньетирования конуса потока света от калодого световода приводит к выравниванию амплитуд полуволн выходных информационных сигналов к уменьшению искажений синусоидальной формы сигналов и, как следствие, к повышению точности измерений, производимых датчиком.

Формула изобретения

Датчик перемещения по авт. св. №1427169, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, ко.нцы волоконных световодов, обращенные к отражателю, собраны в жгут со спиральным расположением световодов, а торцы световодов расположены по винтовой линии с постоянным углом подъема витков и шагом t6

а . ,- tg arcsin А, где d - диаметр

световода, А -, числовая апертура световодов ,

Фи2.1

fl4

Изобретение относится к измерительной технике, к оптоволоконным датчикам перемещений. Целью изобретения является повышения точности измерений за счет уменьшения потерь света в датчике. В датчике перемещений концы световодов объединены в группы, смещенные по Т, в группах отдельные световоды смещены один относительно другого на Т/4. За счет регулярной укладки световодов в виде спирали и расположения выходных торцов по винтовой линии с шагом T≤D/2ARCSINA, где D - диаметр световода, A - числовая апертура световодов, свет, отраженный от триппель-призмы, связанной с объектом, не испытывает виньетирования при вводе в световоды, и информационный сигнал передается без искажений. 2 ил.

Фиг.2