Оптический датчик перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B21/00 

Фиг.1

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, и может быть использовано при конструировании оптических датчиков линейных перемещеНИИ.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет линеаризации выходной характеристики оптического датчика перемещений.

На фиг. 1 приведены варианты структур- ной схемы оптического датчика; на фиг.2 - вид рабочей поверхности отражательного элемента; на фиг.З - сравнительные характеристики U f(X) для отражательных элементов с постоянным (кривая а) и переменным (кривая б) коэффициентами отражения.

Оптический датчик перемещений (фиг. 1) содержит источник 1 излучения, приемники 2 излучения, отражательный элемент ,3. закрепленный на продольно перемещающемся объекте 4. Поверхность центральной части (фиг.2) отражательного элемента 3 выполнена с меньшим по сравнению с остальной поверхностью коэффициентом отражения, определяемым соотношением

0,5/Эотр Ј/Эц 2:0,01/Ътр,(1)

где /Эци/Эотр - коэффициенты отражения центральной и остальной частей поверхности отражательного элемента 3, а площади центральной 5чи всей поверхности Sorp отражательного элемента 3 относятся как 5ц 0,25отр. (2) .

Датчик может также содержать прием- но-передающую фокусирующую систему (не показана), приемники 2 и источники 1 излучения в датчике могут располагаться под углом х продольной оси датчика (фиг. 16).

Датчик (фиг.1а) работает следующим образом.

Световой поток источника, 1 излучения попадает на поверхность отражательною элемента 3 и, отразившись от нее, попадает на светочувствительные площадки приемников 2 излучения.

При перемещении контролируемого объекта 4 в напразлении оси X меняется интенсивность светового потока, отраженного от элемента 3 и поступающего на приемники 2 излучения. Таким образом, выходной сигнал с приемников 2 излучения является функцией перемещения.

В начале диапазона измерения большая часть светового потока источника 1 излучения попадает на центральную часть 5ц отражательного элемента 3 площадью Зотр,

имеющую меньший, чем остальная поверхность, коэффициент отражения. За пределы площади 5ц попадает только небольшая часть светового потока источника 1 излучения. Отразившись от элемента 3, эта часть

0 светового потока попадает на светочувствительные площадки приемников 2 излучения. За счет умеиешения коэффициента отраже-- ния центральной части отражателя 3 рц происходит снижение амплитуды выход5 ного сигнала датчика в начале диапазона измерения (кривая б, фиг.З) по сравнению со случаем, когда вся поверхность отражателя 3 имеет постоянный коэффициент отражения /Эотр (кривая д, фиг.З).

С увеличением расстояния до контроли0 руемого объекта площадь светового пятна источника 1 излучения на отражательном элементе 3 увеличивается. Следовательно,, увеличивается часть светового потока, попавшего за пределы площади 5ц. Таким об5 разом, чем больше расстояние до контролируемого обьекта, тем меньше влияние 5ц на выходной сигнал датчика, т.е. чувствительность преобразования в конце диапазона изм рений практически не изме0 ияется (фиг.З). В результате происходит уменьшение нелинейности выходной характеристики датчика за счет уменьшения чув- ствител,ности в начале диапазона измерения.

5 Формула изобретения

Оптический датчик перемещений, содержащий источник излучения, приемники излучения, отражательный элемент, закрепляемый на продольно перемещающемся

0 объекте, отличающийся тем, что. с целью повышения точности измерений, поверхность центральной части отражательного элемента выполнена затемненной с коэффициентом отражения, определяемым

5 выражением

0,5poip /5ц 0,01/ЭЬтр, ,

где /Эц.Длр - коэффициенты отражения центральной части и остальной части отражательного элемента соответственно, 0 а отношение площадей центральной части отражательного элемента 5ц и площади всей поверхности отражательного элемента Sorp равно 5ц 0,2 50тр.

д

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при конструировании оптических датчиков линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности измерений за счел линеаризации выходной характеристики датчика. В начале диапазона измерений большая часть светового потока источника 1 излучения попадает на центральную часть отражательного элемента 3. имеющую в 2-100 -раз меньший по сравнению с остальной частью коэффициент отражения. С увеличением расстояния до измеряемого объекта 4 все большэя часть светопого пятна приходится на периферийную область отражагельн--го цемента. За счет снижения амлшчтудк зи- ходного сигнала датчика в начале дизпазог на измерений происходит линеаризация выходной характеристики. 3 ил.

U

Фае. г

Фиг.З