Преобразователь линейного перемещения

(19) 011 39 А а о 1 В 11/оо; а ог В г 7/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ",ф "фЖ сК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8 Ю(71) Московский. ордена ТрудовогоКрасного Знамени автомобильно-дорожный институт и Московский орденаТрудового Красного Знамени станкоинструментальный институт(56) 1. Фотометрические преобразователи информации, Под ред,Л,М. Преснухина, М., "Машиностроениеф, 19.74, с. 203-207.2, Авторское свидетельство СССРй 721669, кл. 6 01 В 11/00, 1980(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий последовательно расположенные осветитель,акустооптический ьюдулятор, оптический блок, включающий светоделитель, образующий два канала, в одном из которых установлейа оптическая система, разворачивающая волновой фронт пучка на 1800, измерительный растр, установленный за оптическим блоком, и фотоприемное устройство, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиза счет исключеНия погрешности изготовления растра, во второй каналоптического блока введен компенсатороптического хода, при этомплоскость, проходящая через оси пучковобоих каналов, перпендикулярна осиакустического пучка акустооптического модулятора, а пучки двух каналов оптического блока сопряжены сучастками одной и той же группыштрихов измерительного растра.45 55 1 10Изобретение относится к техничес-,кой физике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано в технической Физике, в частности для автоматизированных систем измерения координат треков микро- частиц на фотоснимках.Известны фазовые растровые преобразователи перемещения, содержащие источник света, электромеханический модулятор, измерительный растр и фотоприемный блок 1. 13Недостатками этих устройств являются большие габариты и ограниченное быстродействие вследствие использования вращающихся дисков и барабанов.Наиболее близким по техницеской сущности и достигаемому результату к предлагаемому является преобразователь линейного перемещения, содержащий последовательно расположенные осветитель, акустооптический модулятор, оптический блок, включающий светоделитель, образующий два канала, в одном из которых установлена оптическая система, разворачивающая волновой фронт на 180 О, измерительный растр, установленный за оптическим блоком и фотоприемное устройство. Оптический блок формирует два световых пучка, освещающих две различные системы штрихов измерительного растра, расположенные вдоль направления перемещения ( 2 3.Недостатком известного устройства является наличие систематической погрешности преобразования, возникающей вследствие неточного нанесения штрихов растра.Цель изобретения - повышение точности устройства за счет исключения погрешности изготовления растра.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе линейного перемещения, содержащем последовательно расположенные осветитель, акустооптический модулятор, оптический блок, включающий светоделитель, образующий два канала, в одном из которых установлена оптическая система, разворачивающая волновой фронт пучка на 180 О, измерительный растр, установленный за оптическим блоком, и фотоприемное устройство, во второй канал оптического блока введен компенсатор оптического хода, при этом плоскость проходящая через оси пучков обоих каналов, пер 767392 пендикулярна оси акустического пучка акустооптического модулятора, апучки двух каналов оптического блока сопряжены с участками одной итой же группы штрихов измерительного растра.На чертеже приведена схема преобразователя линейного перемещения.Преобразователь содержит последовательно расположенные осветитель,состоящий из источника 1 света, конденсатора 2, диафрагмы 3, коллимирую.щей линзы 4, акустооптический модуля.тор 5, на электрический вход которого поступает сигнал от генератора б. Ультразвуковая волна в модуляторе распространяется в направлении,перпендикулярном плоскости цертежаот наблюдателя, Далее следует оптический блок 7, выполненный в видесветоделителя-компенсатора 8, установленного по ходу. светового пучка, зеркала 9 и призмы 10 Дове,установленных по ходу отклоненногосветового пучка, измерительныйрастр 11 и фотоприемное устройство12, в состав которого входят линзы(конденсоры) 13, 14 и фотоприемники1, 16. Крестиком и точкой в световых пучках 17 и 18 обозначены направления движения акустооптического растра перпендикулярно плоскости чертежа от наблюдателя и кнаблюдателю соответственно,Устройство работает следующимобразом.,Свет от источника 1 собираетсяконденсором 2, проходит через диафрагму 3 и коллимируется линзой 4,Параллельный пучок света пересекает акустооптический модулятор 5,в котором распространяется бегущаяультразвуковая волна. Эта волна возбуждается с помощью пьезопреобразователя (не показан), подсоединенного к генератору 6. В результате модуляции волнового фронта световогопучка возникает набор световых пучков - дифракционных порядков, Прираспространении этих порядков подразличными углами друг к другу меняются фазовые соотношения в пучках,что приводит к возникновению амплитудного акустооптического растра сшагом 5, равным длине волны звука 4,который движется в направлении, параллельном направлению распространения ультразвука со скоростью последнего. Плоскости локализации акустоТираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 728/37 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 10 оптического растра повторяются с пе" риодом Л/Я, а первая плоскость локализации расгэложена на расстоянии ЛАЯЛ, где Л - длина волны света.Световой поток, прошедший черезсветоделитель 8, образует в световом пучке 17 перед растром 11 акустооптический растр, движущийся от наблюдателя.Отраженный световой поток отражается от зеркала 9 и поступает в призму 10 Дове, расположенную таким образом, что возникающий в световом пучке 18 акустооптический растр движется к наблюдателю.После сопряжения акустооптическихрастров, движущихся в противоположные стороны, с одной и той же системой штрихов измерительного растра 11 образуются два модулированных световых пучка. Эти пучки собираютсяконденсорами 13 и 14 и преобразуются фотоприемниками 15 и 16 в электрические сигналы, фазы которых изменяются в противоположные стороныпри перемещении измерительного растра 11 перпендикулярно плоскости чертежа. Поскольку отношение сигналшум на выходе фотоприемников пропорционально контрастности акустооптического растра, геометрические раз-. меры элементов оптического блока выбираются из условия обеспеченияравенства Д = К в , где- оптическая разность хода пучков, прошедших путь от светоделителя до растра, К = 0,1,2 Если при этом оптические пути в каждом из каналов от плоскости выхода светового пучка . из ультразвукового поля до измерительного растра 11 равны /2/23,. т.е. 76739 4К0, то обеспечивается наибольшее значение контрастности акустооптического растра, и, следовательно, максимальное отношение сигналшум. Для уравнивания оптическогохода световых пучков в каналах можноизготовить светоделитель в виде комбинации из прямоугольной призмы,на гипотенузнои грани которой нане 10 сен полупрозрачный слой, и прямоугольного параллелепипеда. Светоделитель-компенсатор 8 может быть выполнен и иным способом, например,из пространственно разнесенных полупрозрачного зеркала и. регулируемогокомпенсатора оптического кода. Призма Дове может быть заменена другимоптическим элементом, обеспечивающим поворот волнового фронта на 180ов соответствующей плоскости.Вследствие использования в каждойиз оптических каналов одной и той жегруппы штрихов растра, устраняетсясоставляющая погрешность, вызванная неточностью расположения группштрихов на растре,Таким образом, использование оптического блока в виде светоделителя,установленного по ходу светового пучка, зеркала и призмы Дове, установленных по ходу отклоненного светового пучка, геометрические размерыкоторых выбраны предлагаемым способом, позволяет повысить точность измерения линейного перемещения.Ожидаемый экономический эффектот использования изобретения основан на повышении точности измерений 40и может быть определен в зависимости от вида и обьема контрольных изделий.