ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G01B11/00 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к фотоэлектрическим датчика ; измерения линейных координат с дифракциоиными решетками в качестве измерительного элемента.

Известен датчик линейных перемещений, содержащий две дифракционные решетки, одна из которых неподвижная, а другая подвижная, источник света, расположенный перед решетками, и два фотонриемника, установленных за решетками.

К недостаткам этого датчика относятся малый зазор между решетками (в пределах одного - двух шагов решеток), а также относительно небольшая глубина модуляции муаровых полос и фазовые искажения; из-за небольшой глубины модуляции на работе датчика сказывается дрейф фотоэлектрических и электронных схем; в результате фазовых искажений работа датчика может быть полностью расстроена. Зазор в датчике (в обычном свете) не удается увеличить ввиду дифракционного эффекта, который приводит к уиичтол ению муаровой картины при определенной величине зазора.

Цель изобретения - повышение точности измерения и надежноети работы датчика.

Предлагаемый датчик отличается от известного тем, что в нем используют источник света, дающий цилиндрический световой фронт,

образующие которого нараллельны штрихам обеих решеток, фотоприемники выполнены соприкасающимися так, что их светочувствительные площадки лежат в одной плоскости, а линия их соприкосновения перпендикулярна источнику света и лежит с ним в одной плоскости, при этом фотоприемники установлены с возможностью поворота вокруг линии соприкосновения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого датчика; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1. Датчик линейных перемещений в расходящемся пучке света содержит линейный источник света 1, подвилсную 2 и неподвижную 3 дифракционные рещетки и фотоприемники 4 и 5. Дифракционные решетки расноложены так, что штрихи решеток и образующие цилиндрического светового фронта от источника света нараллельны, а между решетками имеется равномерный зазор. Фотоприемпики соприкасаются и расположены так, что линия их соприкосновения лежит в одной плоскости с линейным источником света и перпендикулярна ему, причем плоскость эта перпендикулярна плоскостям штрихов решеток. Кроме того, фотоприемники могут быть повернуты на некоторый угол вокруг линии соприкоеновения. Подвижная дифракционная решетка

может перемещаться в продольном направлении.

Работает датчик следующим образом.

При включении линейного источника света расходящийся пучок света модулируется парой дифракционных рещеток. Сформированные обтюрационные полосы неподвижны при неподвижных дифракционных рещетках. При перемещении подвижной дифракционной рещетки обтюрационные полосы перемещаются реверсивно в соответствии с направлением перемещения рещетки. Детектирование обтюрационных полос для их пересчета и определения направления перемещения осуществляется двумя фотоприемниками, которые в результате вращения вокруг линии соприкосновения поворачиваются на угол, обеспечивающий сдвиг фотоэлектрических сигналов на 90°.

Частота обтюрационных полос в плоскости чувствительных площадок фотоприемников определяется по приближенной формуле

тгде РФ - частота обтюрационных полос в

поскости фотоприемников; f - частота дифракционных решеток;

р - зазор между решетками; с - расстояние между линейным источником света и фотоприемниками.

Ввиду работы в центральной области поля обтюрационных полос размер рабочей зоны решеток существенно уменьшен.

Предмет изобретения

Датчик линейных перемещений, содержащий две дифракционные решетки, одна из которых неподвижная, а другая подвижная, источник света, расположенный перед рещетками, и два фотоприемника, установленных за решетками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы датчика, в нем используют источник света, дающий цилиндрический световой

фронт, образующие которого параллельны штрихам обеих решеток, фотоприемники выполнены соприкасающимися так, что их светочувствительные площадки лежат в одной плоскости, а линия их соприкосновения перпендикулярна источнику света и лежит с ним в одной плоскости, при этом фотоприемники установлены с возможностью поворота вокруг линии соприкосновения.

&{}