Фотоэлектрический преобразователь перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B11/00 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного позиционирования подвижных частей различных механизмов. Известно устройство, в котором анализируют распределение освещенности при помощи фотоприемника, осуществляющего сканирование в направлении измерения 1. Недостататок этого устройства - невозможность получения прямого цифрового отсчета., Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к- предлагаемому является фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий последовательно установленные осветитель, измерительный и индикаторный растры, образующие обтюрационное измерительное сопряжение, фотопрнемники и электронный блок. В этом устройстве фотоприемники crpynnHjJOваны через один в две группы 2. Недостаток этого преобразователя - невысокая точность измерений, обуслоЬленная применением радиальных растров с линейным щагом растра 0,2 мм и более. Это обусловлено нелинейностью световой харакПЕРЕМЕЩЕНИЙтеристики меры внутри периода, нестабильностью фотоприемника и осветителя. Цель изобретения - повышение точности измерений. Эта цель достигается тем, что в фотоэлектрическом преобразователе перемещений, содержащем последовательно установленные осветитель, измерительный и индикаторный растры, образующие обтюрационное измерительное сопряжение, фотоприемники и электронный блок, фотоприемники расположены так что их оси образуют с осью осветителя отличные от нуля углыТп),совпадающие с направлением формирования главных интерференционных максимумов картины, образованной обтюрационным сопряжением, величина угла Ттопрвделяется из соотнощениянтп впг-9о arcsin(+sin Э,) - Эо, л,- длина волны света; где d - период растра; т- порядок интерференции; n - количество фотоприемников, ©щи Qe - углы между перпендикуляром, лежащим в плоскости, образованной осями осветителя и фотоприемников, к линии пересечения этой плоскости с плоскостью растрового сопряжения и соответственно осью фотоприемника и осью осветителя. На чертеже изображена схема преобразователя. Преобразователь содержит осветитель 1, измерительный 2 и индикаторный 3 растры, образующие обтюрационное измерительное сопряжение фотоприемников 4 и электронный блок 5. Измерительный растр 2 подвижен вдоль линии перпендикулярной щтрихам растра, относительно осветителя 1, индикаторного растра 3 и фотоприемников 4, жестко закрепленных на одном основании. Преобразователь работает следующим образом. При освещении пучком лучей от осветителя i плоскости обтюрационного измерительного сопряжения, образованного растрами 2 и 3, лучи, отраженные и проходящие через плоскость, дифрагируют и образуют интерференционную картину, которая проецируется на светочувствительные поверхности п фотоприемников 4. Оси фотоприемников 4 образуют с осью осветителя 1 отличные от нуля углыут. совпадающие с направлением формирования главных интерференционных максимумов с порядком интерференции . При этом в соответствии с известной теорией плоской дифракционной рещетки углы «f,,, определяют по формуле чт Эп,- 00 arcsin( sin 0о) - Эр,О) где А. - длина волны света; d - период растра; Эо- углы между перпендикуляром к линии а-а, лежащем в плоскости, образованной осями осветителя и фотоприемников и соответственно осью фотоприемника и осью осветителя, а интенсивность 1 света в т-ом интерференционном порядке определяется зависимостью (l-cos S), причем г - t ш V где S - ширина щели в плоскости обтюрационного измерительного сопряжения Ig- интенсивность света в нулевом порядке интерференции при S -ъ- Так как интерференционная картина образуется как в отраженных, так и в проходящих лучах, то фотоприемники 1 можно расположить с обеих сторон плоскости обтюрационного измерительного сопряжения, и максимальное значение п количества фотоприемников будет вдвое больще предельного значения интерференционного порядка т.е. Птах Предлагаемая схема фотоэлектрического преобразователя дает возможность повысить технологичность и производительность изготовледия прецизионных щкал. Формула изобретения Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий последовательно установленные осветитель, измерительный и индикаторный растры, образующие обтюрационное измерительное сопряжение, фотоприемники и электронный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, фотоприемники расположены так, что их оси образуют с осью осветителя отличные от нуля углы Vm,совпадающие с направлением формирования главных интерференционных максимумов картины, образованной обтюрационным сопряжением, величина угла Y определяется из соотнощеYm ©ш- 00 arcsin ( GO) - 0о, а 1бп . где Л - длина волны света; d - период растра; ш - порядок интерференции; п - количество фотоприемников; 0тИ 00-углы между перпендикуляром, лежащим в плоскости, образованной осями осветителя и фотоприемников, к линии пересечения этой плоскости с плоскостью растрового сопряжения и соответственно осью фотоприемника и осью осветителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 485307, кл. G 01 В 21/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 629443, кл. G 01 В 11/00, 1978 (прототип).