ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1968 года по МПК G01B11/14 

Известен оптико-акустический преобразователь для измерения линейных перемещений, содержащий линейную шкалу в виде прозрачного акустического волновода, на одном конце которого установлен пьезоэлектрический излучатель, на другом - поглотитель, обеспечивающий.распространение в волноводе бегущих ультразвуковых волн, генератор ультразвуковых колебаний, оптическую систему для визуального наблюдения изображения ультразвукового поля, состоящую из осветителя с щелевой диафрагмой, отсчетного микроскопа, сфокусированного на ультразвуковое поле, фотоэлектрическую систему отсчета с цифровой индикацией, фотоэлектрическую систему автоматической стабилизации шкалы на основе автоподстройки частоты генератора.

Предлагаемый преобразователь снабжен установленным в оптической системе между осветителем и шкалой вторым акустическим волноводом-модулятором, в котором распространяется бегущая ультразвуковая волна, направленная встречно бегущей волне, распространяющейся в шкале, и синхронизированная с этой волной по частоте, и фазовращателем, посредством которого осуществляется фазовый сдвиг между ультразвуковыми волнами в модуляторе и шкале, соответствующий перемещению нуля шкалы на измеряемую долю интервала.

Это дает возможность повысить точность измерений.

На чертеже показана принципиальная схема предложенного преобразователя.

Преобразователь содержит линейную шкалу 1 в виде прозрачного акустического волновода, на одном конце которого установлен пьезоэлектрический излучатель 2, на другом - поглотитель 3, обеспечивающий распространение в волноводе бегущих ультразвуковых волн, второй акустический волновод-модулятор 4, в котором распространяется бегущая ультразвуковая волна, направленная встречно бегущей волне, распространяющейся в шкале, и синхронизированная с этой волной по частоте, оптическую систему для визуального наблюдения изображения ультразвукового поля, состоящую из осветителя 5, щелевой диафрагмы 6, отсчетного микроскопа 7, фотоэлектрическую систему 8 отсчета с цифровым индикатором 9, счетчик 10, фотоэлектрическую систему автоматической стабилизации шкалы на основе автоподстройки частоты генератора (на чертеже не показана), генератор 11 ультразвуковых колебаний, фазовращатель 12.

Работает оптико-акустический преобразователь следующим образом.

Осветитель 5 создает световой поток, который фокусируется в плоскости, щелевой диафрагмы 6, а затем параллельным пучком пересекает последовательно модулятор 4 и шкалу 1. Посредством оптической системы наблюдения изображение ультразвуковых волн проектируется на фотоэлектрическую систему с индикатором 9 и после соответствующего формирования на счетчик 10, который осуществляет счет целых интервалов шкалы. С целью автоматической стабилизации величины интервала шкалы в преобразователе используется система автоматической стабилизации шкалы на основе автоподстройки частоты генератора.

Измеритель ультразвуковых колебаний шкалы 1 и излучатель модулятора (на чертеже не обозначен) получают энергию от общего генератора 11 высокой частоты. Для обеспечения интерполяции внутри интервала шкалы генератор соединен с фазовращателем 12, с помощью которого осуществляется фазовый сдвиг фазы напряжения, подаваемого к модулятору, относительно фазы напряжения, поступающего к излучателю шкалы, что равноценно смещению нуля шкалы. Плавным сдвигом фазы в пределах 360° осуществляется непрерывная интерполяция в пределах одного интервала шкалы. Поворот фазы напряжения фазовращателя начинается от нулевого положения фазовращателя и продолжается до совпадения штриха шкалы с визиром микроскопа 7, что контролируется по индикатору 9 (индикатор устанавливается на нуль). Величина произведенного фазового сдвига может быть измерена непосредственно по лимбу фазовращателя или другими известными способами.

Оптико-акустический преобразователь для измерения линейных перемещений, содержащий линейную шкалу в виде прозрачного акустического волновода, на одном конце которого установлен пьезоэлектрический излучатель, на другом - поглотитель, обеспечивающий распространение в волноводе бегущих ультразвуковых волн, генератор ультразвуковых колебаний, оптическую систему для визуального наблюдения изображения ультразвукового поля, состоящую из осветителя с щелевой диафрагмой, отсчетного микроскопа, сфокусированного на ультразвуковое поле, фотоэлектрическую систему отсчета с цифровой индикацией, фотоэлектрическую систему автоматической стабилизации шкалы на основе автоподстройки частоты генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен установленным в оптической системе между осветителем и шкалой вторым акустическим волноводом-модулятором, в котором распространяется бегущая ультразвуковая волна, направленная встречно бегущей волне, распространяющейся в шкале, и синхронизированная с этой волной по частоте, и фазовращателем, посредством которого осуществляется фазовый сдвиг между ультразвуковыми волнами в модуляторе и шкале, соответствующий перемещению нуля шкалы на измеряемую долю интервала.