Оптический преобразователь линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительно-информационных и управляющих комплексах для измерения различных физических величин, связанных с перемещением объекта

Известен оптический датчик линейных перемещений, содержащий источник излучения, собирательную линзу с фокусным расстоянием f, дополнительную собирательную линзу, установленную по ходу излучения после первой собирательной линзы, приемники излучения, расположенные симметрично относительно оптической оси датчика, и регистратор.

Недостаток - малый диапазон измеряемых перемещений.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых перемещений

Цель достигается тем, что в предлагаемом преобразователе, содержащем источник излучения, собирательную линзу, приемник излучения и регистратор, соединенный с приемником излучения, новым является введение разветвленного волоконно-оптического коллектора, установленного перед собирательной линзой на расстоянии, меньшем ее -фокусного расстояния, причем одна ветвь коллектора сопряжена с источником излучения, а другая - с приемником излучения.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг. 2 - его характеристики.

Преобразователь содержит источник 1 излучения, разветвленный волоконно-оптический коллектор 2, собирательную линзу 3, приемник 4 излучения, регистратор 5. Первая ветвь 6 коллектора сопряжена с источником 1 излучения, а вторая ветвь 7 - с приемником излучения. Собирательная линза 3 расположена перед торцом неразветвленной части волоконно-оптического коллектора 2, причем оптическая ось собирательной линзы 3 совпадает с оптической осью неразветвленной части коллектора и перпендикулярна контролируемой поверх

Ё

Х|

СЛ

СО

ю сл ю

ности 8. Расстояние между собирательной линзой 3 и торцом неразветвленной части коллектора 2 меньше фокусного расстояния собирательной линзы.

Преобразователь работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 излучения, пройдя через первую ветвь б волоконно-оптического коллектора 2, направляется собирательной линзой 3 на контролируе- мую поверхность 8. Часть светового потока, отраженного от контролируемой поверхности, направляется собирательной линзой на торец неразветвленной части коллектора 2 и через вторую ветвь 7 поступает на прием- ник 4 излучения, Сигнал с приемника 4 излучения подается на регистратор 5. При изменении расстояния между контролируемой поверхностью 8 и собирательной линзой 3 изменяется световой поток, поступающий на приемник 4 излучения. По величине сигнала с приемника 4 излучения регистратор 5 фиксирует величину расстояния между контролируемой поверхностью 8 и линзой 3.

На фиг. 2 (кривые 9) приведено семейство характеристик преобразователя линейных перемещений, в котором использованы линза диаметра 12 мм с фокусным расстоя- нием 16 мм, концентрический волоконно- оптический коллектор с диаметром неразветвлениой части 2 мм и апертурой 0,5. Центральная группа волокон коллектора оптически сопряжена с приемником из- лучения, а периферийная - с источником излучения.

Криаые 10 и If соответствуют случаям, когда волоконно-оптический коллектор 2 расположен вплотную к собирательной лин- зе 3 и на фокусном расстоянии If от ее главной плоскости, Кривые И, 12, з и 14 соответствуют случаям, когда волоконно- оптический коллектор 2 расположен на расстоянии h, 2, b и А от главной плоскости собирательной линзы, причем

lo И l2 l3 l4 If.

При увеличении расстояния между собирательной линзой 3 и волоконно-оптическим коллектором 2 от 10 до U диапазон измеряемых расстояний и линейность характеристики предлагаемого преобразователя увеличиваются, а крутизна характеристики уменьшается. Поэтому, для заданного диапазона измеряемых расстояний необходимо выбрать ту или иную характеристику преобразователя, являющуюся оптимальной с точки зрения обеспечения максимальных линейности и крутизны. Настройка волоконно-оптического преобразователя с целью получения оптимальной характеристики производится подбором расстояния между волоконно-оптическим коллектором 2 и собирательной линзой 3. Кривая А соответствует случаю, когда обеспечиваются максимальные диапазон измеряемых расстояний и линейность характеристики. При дальнейшем увеличении расстояния между волоконно-оптическим коллектором и собирательной линзой на характеристике появляется перегиб (кривая If) и уменьшается диапазон измеряемых перемещений. Формула изобретения Оптический преобразователь линейных перемещений, содержащий источник излучения, собирательную линзу, приемник излучения и регистратор, соединенный с приемником излучения, отличающий - с я тем, что, с целью увеличения диапазона измеряемых перемещений, он снабжен разветвленным волоконно-оптическим коллектором, установленным перед собирательной линзой на расстоянии, меньшем ее фокусного расстояния так, что одна ветвь коллектора сопряжена с источником излучения, а другая - с приемником излучения.

о

/

г

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительно-информационных и управляющих комплексах для измерения различных физических величин, связанных с перемещением объекта. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых перемещений. Световой поток от источника 1 излучения через первую ветвь 6 разветвленного волоконно-оптического коллектора 2 и собирательную линзу 3 , освещает поверхность 8 контролируемого объекта. Отраженный поток через линзу 3, общую часть коллектора 2 и вторую ветвь 7 поступает на приемник 4 излучения. Сигнал с приемника излучения поступает на регистратор 5. 2 ил.

20

40ВО

Фиг. г

Pl/t.f

80

t,MM