Преобразователь линейного перемещения Советский патент 1980 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности, для автоматического измерения величины линейного перемещения пацвижных элементов станков и приборов Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь линейного перемещения, содержащий последовательно расположенные осветитель, акусто-оптический модулятор (в котором распространяется бегущая ультразвуковая волна) измерительный растр (устанавливаемый на объекте, величина перемещенив которого измеряется) и одноканал ное фотоприемное устройство, (с выхода которого снимается сигнал определенной частоты, фаза которого изм няется относительно фазы опорного сигнала 1. В известном преобразователе выходной сигнал фотоприемного устройс ва, частота и фаза которого зависят от частоты и фазы бегущей ультразву ковой волны в акусто-оптическом модуляторе и фаза которого изменяет при перемещении объекта, сравнивает по фазе с опорным сигналом, частота и фаза которого определяются частотой и фазой напряжения на выходе генератора, возбуждающего в акустооптическом модуляторе бегущую ультразвуковую волну, и на которой перемещение объекта не влияет. Известный преобразователь не обеспечивает высокой точности измерения, так как сдвиг фаз между напряжением на выходе генератора и акустическими колебаниями в модуляторе не является постоянным, а изменяется с изменением окружающих условий (температуры, давления), влиякщих на свойства акусто-оптического модулятора. Креме того, в известием преобразователе только один из сравниваемых электрических сигналов изменяет свою фазу при перемещении объекта. Это уменьшает величину измеряемого фазового сдвига, прихедящухх::я на единицу величины перемещения объекта, т.е. уменьшает чувствительность измерения Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения. Цель достигается тем, что преобразователь линейного перемощения снабжен оптическим блоком, установленным между акусто-оптическим молулятором и измерительным растром и разделяющим световой пучок на два пучка таким образом, что их волновые фронты развернуты друг относительно друга на 180, а фотоприв ное устройство выполнено двухканальньли, вход каждого из каналов обращен к одному из двух световых пучков.

На чертеже изображена принципиальная схема преобразователя линейного перемещения.

Преобразователь линейного перемещ ния содержит последовательно расположенные осветитель, включающий источник 1 света, конденсор 2, диафрагму 3, линзу 4 акусто-оптическиЯ модулятор 5, на однсм конце которого установлен пьезоэлектрический излучатель 6, а на другом - поглотитель 7, обеспечивающий распространение в модуляторе бегущих ультразвуковых волн,- возбуждаемых генератором 8 электрических колебаний, оптический блок 9, состоящий, например, из светоделительного кубика 10 и пентапризмы 11, измерительный растр 12, двухканальное фотоприемное устройства 13, имеющее два канала 14 и 15,

Работает преобразователь линейных перемещений следующим.образом.

Источник 1 света конденсором 2 проецируется в плоскость диафрагмы 3, находящейся в фокальной плоскости линзы 4. После линзы 4 параллельный световой пучок направляется на акусто-оптический модулятор 5, на однсм конце которого установлен пьезоэлектрический излучатель 6, а на другом - поглотитель 7, обеспечивающий распространение в модуляторе бегущих ультразвуковых волн, возбуждаемых генератором 8 электрических колебаний (направление бегущей ультразвуковой волны показано на чертеже стрелкой) . Пойдя через акусто-оптический модулятор 5, световой пучок направляется в оптический блок 9, состоящий, например, из.светоделительного кубика 10 и пентапризмы 11. В светоделительном кубике происходит разделение светового пучка на части, одна из которых проходит светоделительный кубик 10, а другая отражаетс от гипотенузной грани 16 кубика 10 и пройдя пентапризму 11, испытывая еще два отражения, также выходит из оптического блока 9.

Оба световых пучка, вышедших из оптического блока 9, проходят через измерительный растр 12.и попадают в

фотоприемное устройство 13, имеющее два кана.ла 14 и 15, где происходит выработка двух электрических сигналов, соответствующая обработка которых обеспечивает получение необходимой информации о величине перемеи1ения измерительного растра.

На чертеже стрелками показано, что волновые фронты световьсс пучков, вышедших из оптического блока 9, зеркальны по отношению друг к другу. Это приводит к тому, что возникают два оптических изображения волны в виде световых растров, перемещающихс относительно измерительного растра 1 в противоположные стороны.

В результате при перемещении измерительного растра 12 фазы обоих электрических сигналов, снимаемых с выходов обоих каналов 14 и 15 фотоприемного устройства 13, изменяются на одну и ту же величину, но разного знака. В этом случае сравниваются по фазе сигналы, частоты и фазы которых одинаково зависят от частоты и фазы бегущей ультразвуковой волны, возбуждаемой в акусто-оптическом модуляторе 5, и фазы которых при перемещении объекта сдвигаются в противоположнь гх .направлениях. Благодаря этому удваивается чувствительность устройства и повышается точность и стабильность его работы.

Формула

изобретения

Преобразователь линейного перемещения, содержащий последовательно расположенные осветитель, акустооптический модулятор, измерительный растр и фотоприемное устройство, отличающийся т ем, что, с целью повышения чувствит 1льности и точности измерения, он снабжен оптическим блоком, установленным между акусто-оптическим модулятором и измерительным растром и разделяющим световой пучок на два пучг.а таким образом, что их волновые фрон развернуты друг относительно друга на 180, а фотоприемное устройство выполнено двухканальным, вход каждого из каналов обращен к одному из двух световых пучков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстг- СССР № 305350, кл. G 01 В 11/1.4, 1971 . (прототип) .