Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения линейных перемещений в интерференционных дилатометрах.

Целью изобретения является увеличение точности интерференционных измерений линейных перемещений за счет коррекции систематических ошибок интерферометра, вызванных посторонними фоно- выми засветками, неравномерностью светового потока источника, шероховатостью и волнистостью рабочих поверхностей интерферометра.

На фиг.1 изображена схема устройства для измерения линейных перемещений; на фиг.2 - схема блока формирования корректировочной таблицы; на фиг.З - схема блока уточненного определения фаз.

Устройство содержит интерферометр 1 ,- линейку фотоприемников, расположенных поперек интерференционных полос, блок 3 аналого-цифрового преобразователя, блок 4 цифровой фильтрации, блок 5 следящего

измерения фазы р f регулярной интерференционной картины, блок 6 формирования корректировочной таблицы, блок 7 управления давлением в камере 8, где размещен интерферометр 1, и блок 9 введения поправок в блок 5 следящего измерения фазы. Блок 6 формирования корректировочной таблицы содержит запоминающий узел 10 для хранения таблиц наблюдения интерференционных сигналов в пространственно-фазовых координатах, удовлетворяющего требованиям задатчика программы контрольного эксперимента, узел 11 определения уточо ы ю

00 00

ненныхзначений фаз, узел 12 хранения корректировочной таблицы,узел 13 - интерполятор. Блок 9 содержит узел 14 формирования матрицы значений синусоидального и косинусоидального преобразований фаз, узел 15 определения решений линейных алгебраических уравнений по методу наименьших квадратов,узел 16 определения точки минимума одномерного функционала, коммутатор 17 и узел 18 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Интерференционная картина интерферометра 1 воздействует на линейку 2 фотоприемников. На выходе фотоприемников формируются сигналы, соответствующие распределению интенсивности света вдоль линии расположения фотоприемника, сигналы с которого поступают на входы блока аналого-цифрового преобразователя 3, где преобразуются в цифровую последовательность у(к), к 1,К, (у(к) - эквивалент света в окне ic-ro фотоэлемента линейки). Для уменьшения влияния флуктуационных помех последовательность у(к) подвергается фильтрации в блоке 4. С выхода блока 4 отфильтрованная последовательность поступает в блок 5 следящего измерения фазы. Рассмотрим случай работы устройства с выполнением контрольного эксперимента. Блок 7 содержит задатчик программы управления давлением в камере 8 и блоком 6 формирования корректировочной таблицы. Давление в камере 8 изменяется до тех пор, пока требуемое приращение фазы не достигнет заданного, текущее значение фазы поступает на вход блока 7 с выхода блока 5 следящего измерителя фазы. По достижении фазы очередного значения из набора заданных до. j 1J на втором выходе блока 7 формируется сигнал записи, который поступает на третьи входы узлов 10, 14, В узле 10 по этому сигналу j строка матрицы Y записывается в запоминающее устройство, а в узле 14 вычисляются sin до и cos до и заносятся во внутреннее запоминающее устройство как элементы j строки матрицы Z.

По окончании ввода всех J - строк матрицы Y блок 7 по выходу дает сигнал по четвертому входу узлов 15 и 17 на начало обработки данных по способу. Начинается итерационная процедура определения оценок до2. С выхода узла 14 на первый вход узла 15 поступают данные о текущем значении матрицы Z, с выхода узла 10 на второй вход узла 15 - данные из таблицы наблюдений Y. Узел 15 решает определенную систему алгебраических уравнений по методу наименьших квадратов. С выхода узла 15 на вход узла 16 поступает значение матрицы А, соответствующей входной матрице Z для заданной таблицы наблюдений Y. В узле 16 по каждой строке матрицы А отыскивается значение до, для которого сумма квадратов уклонений интенсивностей интерференционного сигнала, вычисленных при

данном значении ф и измеренных, минимальна. С первого выхода узла 16 новые значения до, j 1.J поступают на вход узла 17. С второго выхода узла 16 сумма квадратов отклонений по всем строкам поступает

на узел 18 сравнения. Если входная величина узла 18 меньше порогового значения, которое заранее вычисляется и заносится, как константа, в узел 18, то с выхода этого узла в узел 17 поступает сигнал окончания

процедуры уточнения оценок фазы, и с первого выхода узла 17 величины до2 поступают в блок 12 хранения корректировочной таблицы. Если сигнал на входе узла 18 превышает пороговый уровень, узел 17 передает значения до на второй вход узла 14, по которым вычисляемся очередное значение матрицы Z. В рабочих измерениях, выполняемых по мере формирования корректировочной таблицы до1 . до . в узпе 12, в показания б/.ока 5 следящего измерения фазы вводятся поправки в соответствии с таблицей до1 , $ . В случае, когда р не попадает в узлы таблицы, таблица интерполируется. Скорректированное значение приращения фазы, умноженное на масштабный множитель, переводится в значение удлинения.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее интерферометр, оптически связанную с ним и предназначенную для расположения поперек интерференционных полос линейку фотоприемников и последовательно подключенные к ней блок аналого-цифрового преобразователя, блок фильтрации и блок

следящего измерения фазы ДО- регулярной интерференционной картины, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерений, оно снабжено камерой с изменяемым давлением, в которую помещается интерферометр, и подключенными к выходу блока следящего измерения фазы

(pi блоком управления давлением в камере и последовательно соединенными блоком формирования корректировочной таблицы и блоком введения поправок в блок следящего измерения фазы, первый вход блока формирования корректировочной таблицы соединен с выходом блока следящего измерения фаз, входом.блока управления давлением в камере и первым входом блока введения поправок в блок следящего измерения фазы, второй вход блока формирования корректировочной таблицы соединен с входом блока фильтрации, третий и четвертый входы блока формирования корректировочной таблицы соединен с вторым и третьим выходами блока управления давлением в камере соответственно, первый, второй и третий выходы блока формирования корректировочной таблицы подключены к второму, третьему и четвертому входам блока введения поправок в блок следящего измерения фазы соответственно, первый выход блока управления давлением в камере осуществляет контроль за управлением давления в камере, а выход блока введения поправок в

блок следящего измерения фазы является выходом устройства.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения линейных перемещений в интерференционных дилатометрах. Целью изобретения является увеличение точности интерференционных измерений линейных перемещений за счет коррекции систематических ошибок интерферометра, вызванных посторонними фоновыми засветками, неравномерностью светового потока источника, шероховатостью и волнистостью рабочих поверхностей интерферометра. Интерфе ренционная картина интерферометра 1 воздействует на линейку 2 фотоприемников, на выходе которой формируются сигналы, соответствующие распределению интенсивности света вдоль линии расположения фотоприемников. Давление в камере 8 изменяется до тех пор, пока требуемое приращение фазы не достигнет заданного. По данным формируется корректировочная таблица, по которой вводятся поправки в блок 5 следящего измерения фазы. Скорректированное значение приращения фазы переводится в значения удлинения (перемещения). 3 ил. сл С

$

р,

т