Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B11/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, а именно к устройствам для измерения линейных размеров,

Известен преобразователь, работающий с дифракционными голографическими решетками, содержащий источник света, сопряжение двух прозрачных дифракционных решеток и фотоприемника, расположенного в точке пересечения пучков.дифрагирован- ных на решетках в разные порядки

Недостатком известного устройства является необходимость применения ко ерен- тного источника, обусловленная большой разностью хода интерферирующих пучкчов.

Наиболее близким по технической сущности к решаемой задаче является устройство, содержащее источник излучения и последовательно расположенные по ходу луча конденсор, пропускающую дифракционную решетку, клин, отражательную дифракционную решетку, скрепляемую с контролируемым объектом, две собирающие линзы, расположенные симметрично относительно источника излучения и расположенные в их фокусах фотоприемники.

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон его работы при применении в нем составных копий отражательных дифракционных решеток, обусловленный изменением параметров фотоэлектрического сигнала при прохождении места стыка штрихов через рабочее jGJ CJ О

i

ставляет величину а - -Q-J- - где d - постоле преобразователя, что в свою очередь приводит к сбоям в его работе и потере измерительной информации. Диапазон работы преобразователя ограничен, таким образом, длиной одной из составляющих групп штрихов составной копии.

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого преобразователя линейных перемещений; на фиг.2 - схема расположения штрихов прозрачной и отражательной решетки; фиг.З - прохождение места стыка через рабочее поле преобразователя.

Целью изобретения является расширение диапазона контролируемых перемещений преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что отражательная дифракционная решетка выполнена составной с четным количеством групп штрихов, составные части решетки ориентированы так, что штрихи всех нечет- ных групп параллельны штрихам первой группы, штрихи всех четных групп параллельны штрихам второй группы, угол между штрихами соседних групп одинаков и co- aid . ,

8

янная решетки, I - длина штриха, а пропускающая дифракционная решетка ориентирована так, что ее штрихи параллельны биссектрисе угла а.

Преобразователь содержит (фиг.1) источник излучения 1, последовательно расположенные по ходу луча конденсор 2,, пропускающую дифракционную решетку 3, клин 4, составную копию отражательной ре- шетки 5, которая сопряжена с измеряемым объектом 6, собирающие линзы 7, 8, расположенные симметрично относительно оптической оси излучателя 1 и фотоприемни дц 10, находящиеся в фокусах линз 7, 8.

Отражательная решетка 5 имеет две группы штрихов, штрихи одной группы со штрихами другой группы составляют угол

3d a -n-rfc где d - постоянная решетки, I -

длина штриха. При этом штрихи пропускающей решетки 3 расположены параллельно биссектрисе угла «ориентированной перпендикулярно линии измерения (фиг.2).

Предлагаемое устройство работает еле- дующим образом.

Параллельный пучок света, выходящий из конденсора 2, дифрагирует на решетках 3 и 5. При интерференции пучков, отраженных от решетки 5, на выходе (в обратном ходе) решетки 3 образуются интерференционные полосы, которые при смещении решетки 5 также смещаются и вызывают модуляцию фотоэлектрических сигналов, снимаемых с фотоприемников 9, 10. При

прохождении места стыка через рабочее поле преобразователя в рабочем поле будет находиться две системы полос, перемещающихся в противоположных направлениях. Вклады от каждой из систем интерференционных полос в суммарный фотоэлектрический сигнал будут суммироваться, а его фаза останется неизменной. Поскольку штрихи прозрачной решетки 3 расположены симметрично относительно штрихов решетки 5, периоды системы интерференционных полос будут равны и контраст фотоэлектрического сигнала от каждой из систем полос будет одинаков. Это приводит к тому, что при прохождении места стыка через рабочее поле преобразователя суммарная амплитуда сигнала, снимаемая с фотоприемников 9 и 10, не меняется. Отсутствие, таким образом, скачков фазы и амплитуды в фотоэлектрическом сигнале в месте стыка позволяет избежать сбоев в работе преобразователя и связанной с этим потери информации и,следовательно, добиться поставленной цели расширения диапазона измерений при применении составных копий решеток.

Помимо расширения диапазона измерения, отсутствие скачков фазы и амплитуды фотоэлектрического сигнала позволяет увеличить скорость перемещения отражательной решетки. Это связано с тем, что при работе на границе частоты полосы пропускания фотоэлектрических цепей происходит снижение амплитуды сигнала, и резкое изменение амплитуды сигнала может привести к появлению сбоев, Это обстоятельсто заставляет ограничивать частотную полосу, т.е. снижать скорость измерений, а следовательно, и производительность.

Формула изобретения Преобразователь линейных перемещений, содержащий источник излучения и последовательно расположенные вдоль оси по ходу излучения конденсор, пропускающую дифракционную решетку, клин, отражательную дифракционную решетку, предназначенную для крепления с контролируемым объектом, и установленные симметрично относительно оси источника излучения две собирающие линзы и два фотоприемника, размещенные соответственно в фокусах собирающих линз, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых перемещений преобразователя, отражательная дифракционная решетка выполнена составной с четным количеством групп штрихов, составные части решетки ориентированы так, что штрихи всех нечетных групп параллельны штрихам первой группы, штрихи всех четных групп парал- .

лельны штрихам второй группы, угол между штрихами соседних групп одинаков и составляет величину а -Q-T- где d - постоо I

янная решетки, I - длина штриха, а пропускающая дифракционная решетка ориентирована так, что ее штрихи параллельны биссектрисе угла а .

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений. Целью изобретения является расширение диапазона контролируемых перемещений преобразователя. Параллельный пучок дифрагирует на решетках 3 и 5. При отражении от решетки 5 формируется картина интерференционных помех, которая при смещении решетки 5 смещается, обуславливая модуляцию фотоэлектрических сигналов, снимаемых с фотоприем- ников 9, 10. Благодаря тому, что отражательная решетка выполнена составной с четным количеством групп штрихов, ориентированных так, что штрихи всех нечетных групп параллельны штрихам первой группы, а штрихи всех четных групп параллельны штрихам второй группы, угол между штрихами соседьих групп одинаков и составляет величину а 3d/81, где d - постоянная решетки, I - длина штриха, а пропускающая решетка 3 ориентирована так, что ее штрихи параллельны биссектрисе угла а при прохождении мест стыка решетки 5 суммарная амплитуда сигнала с фотоприемников 9 и 10 не меняется, что исключает скачки фазы и амплитуды и тем самым сбои в работе преобразователя. 3 ил. Si fe

фиг. 2

(риг /