Измеритель линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Е ИЗОБРЕТЕСВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО Дрик рпов Белометров. ротоЫХ П скн св ТЕЛЬ ЛИНЕЯН держащий оптичеполупрозрачно с диафрагмой, б м ником, подключ иафрагмой, н ин личающийся тем точности измер) ИЗМЕРИ ЕНИЯ, со излучатель оприемник с фотоприе емнику с д ройство, о повышения(54)(57РЕМЕЩзанныело, фотлителяфотоприное устцелью е зеркалок усиенные к дикатор, что, с ний, он ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ(71) Институт прикладной физики АНрусской ССР(56) 1. Застрогин Ю. ф. Контроль парров движения с использованием лаМ., Машиностроение, 1981, с. 104.2. Авторское свидетельство СССР449235, кл. б 01 В 21/00, 1974 (птип).,80111 672 снабжен призмой типа БМ-90;, расположенной по ходу пучка излучения от излучателя так, что ее входная грань составляет угол 45 с направлением пучкаа четыре других ее грани параллельны пучку, двумя зеркалами, установленными напротив входной и выходной граней призмы так, что плос.кости зеркал параллельны сторонам соот.ветствующих граней призмы, перпендикулярным направлению входящего пучка излучения, вторым фотоприемником с диафрагмой, плоскость которой параллельна плоскости диафрагмы первого фотоприемника с диафрагмой, ориентированной щелью перпендикулярно плоскости падения пучка, отраженного от зеркала, установленного напротив входной грани призмы, а щель диафрагмывторого фотоприемника ориентирована па.раллельно плоскости падения пучка, отра- фф женного от другого зеркала, измеритель снаб ффжен дифференциальным усилителем, входы которого подключены к фотоприемникам, а выход - к индикаторному устройству фИзобретение относится к измерительной мещении, содержащии оптически связанные излучатель, полупрозрачное зеркало и фото- приемник с диафрагмой, блок усилителя с фотоприемником, полключецные к фотопри. емнику с лиафрагмой, и индикаторное устройство 2.Недостаток такого измерителя - невы. сокая точность измерений, обусловленная погрешностью, вносимой некотролируемыми угловыми перемещениями объекта.Цель изобретения - повышение точности измерений.Цель достигается тем, что измеритель 15 линейных перемещений, содержащий оптически связанные излучатель, полупрозрачное зеркало и фотопрцемник с лиафрагмой, блок усилителя с фотоприемником, подключенные к фотоприемнику с диафрагмой, и индикаторное устройство, снабжен призмой гипа БМ.90-90, расположенной похолу пучка излучения от излучателя так, что ее входная грань составляет угол 45 с направлением пучка, а четыре других ее грани паралЗО лельны пучку, двумя зеркалами, установленными напротив входной и выходной гранейпризмы так, что плоскости зеркал параллельны сторонам соответствующих грацеи призмы, перпенликулярным направлению входящего пучка излучения, вторым фотоприемни 35 ком с лиафрагмой, плоскость которой параллельна плоскости диафрагмы первого фотоприемника с диафрагмой, ориентированной щелью перпендикулярно плоскости палеция пучка, отраженного от зеркала, установленного напротив входной грани призмы, а щель диафрагмы вторгцо фотоприемника ориентирована параллельно плоскости падения пучка, отраженного от другого зеркала, измеритель снабжен дифференциальным усилителем, вхолы которого подключены к фотоприемникам, а выходк ицликаторному устройству.На чертеже изображена структурная схема измерителя линейных перемещений.Измеритель линейных перемещений содержит излучатель - лазер 1, фотоприемник 2 с диафрагмой 3, полупрозрачное зер 50 кало 4, блок 5 усилителя с фотоприемником 6 и инликаторное устройство 7. Кроме этого,измеритель содержит призму 8, например,типа БМ-90, расположенцукэ цо холу пучка излучения от лазератак, что ее вхолтехнике и может быть использовано, например, при вибрационных испытаниях.Известны измерители. линейных перемещений, Содержащие лазер и позиционно.чувствительный фотоприемцик 1.Однако измерители имеют невысокую точность.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является измеритель линейных пере 1 ОЮ ная грань составляет угол 45 с направлением пучка, а четыре других ее грани параллельны ему, зеркало 9, расположенное в пучке, отклоненном входной гранью призмы 8 так, что оно параллельно сторонам вхолной грани призмы 8, которые направлены перпендикулярно направлению пучка лазера 1. В пучке, отклоненном выходной гранью призмы 8, расположено зеркало О так, что оно параллельно сторонам выхолиой грани призмы 8, направленных перпендикулярно направлению пучка лазера . Пучки, отраженные зеркалами 9 и 10, падают на контролируемый объект 11,Оба пучка лучей отражактся от контполируемого объекта 11 в одной точке. Это достигается тем, что первое зеркало 9, расположенное по ходу пучка излучения, отра. женного от входной грани призмы 8, расположено параллельно сторонам а и Ь этой грани, которые направлены перпендикулярно направлению пучка лазера, а второе зер.кало 1 О, расположенное по ходу пучка излучения, отраженного от выходной грани призмы 8, расположено параллельно сторонам с и д этой грани, которые направлены перпендикулярно направленик) пучка лазера и направлению сторон а и Ь входной грани призмы 8. При этом первое зеркало 9 может менять свой наклон огносительцо падающего ца него пучка, оставаясь параллельным сторонам а и в входной грани призмы 8, а зеркало 10 может менять свой наклон отцосцтельцо падающего ца него пучка, оставаясь параллельным сторонам с и д выходной грани призмы 8. Зто позволяет совместить оба падающих ца контролируемый объект 1 пучка в олной точке на его поверхностиВ пучке, отраженном от зеркала0 и контролируемого объекта 11, расположен второй фотоприемник 12 с диафрагмой 13. Шель диафрагмы 13 параллельна щели диафрагмы 3 фотоприемника 2, расположенного в пучке, отраженном от зеркала 9 и контролируемого обьекта 11. Диафрагма 3 расположена так, что ее щель перпендикулярна плоскости падения пучка, отраженного от зеркала 9, а диафрагма 13 расположена так, что ее щель параллельна плоскости падения пучка, отраженного от зеркала 10.Фотоприемники 2 и 12 подключены к входам дифференциального усилителя4, выход которого подключен к индикаторному устройству ,Оптический измеритель линейных перемещений работает слелующим образом.Лазер 1 располагается относительно контролируемого объекта 11 так, чтобы в отсутствие призмы 8 пучок лазерападал нормально поверхности контролируемого объекта 11 в измеряемой точке. Пучок лазера 1 падает на входную грань призмы 8, напри.113672 Составитель С. Грачев Редактор М. Недолуженко Техред И. Верее Корректор И. Муска За каз 6201/34 Тираж 586 1 одписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н, открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4мер, типа БМ.90-90 и отражается ею так, что направление отраженного входной гра. ныо пучка, например первого пучка, составляет угол 90 с первоначальным направлением пучка лазера 1. Часть излучения пучка лазера ) проходит через входную грань призмы 8 и отражается выходной гранью призмы 8 так, что направление отраженного пучка, например второго пучка, составляет угол 90 с первоначальным направлением пучка лазера 1 и угол 90 с направлением первого пучка. Первый пучок отражается зеркалом 9 в измеряемую точку на поверхности контролируемого объекта 11 Второй пучок отражается зеркалом 1 О в ту же измеряемую точку на поверхности контролируемого объекта 11, Плоскости падения первого и второго пучков на контролируемый объект 11 взаимно перпендикулярны. При перемещении контролируемого объекта 1 отраженные от него первый и второй пучки перемешаются относительно диафрагм 3 и 13 соответственно. Интенсивность излучения распределена по поперечному сечению лазерного пучка по закону Гаусса. Поэтому при перемещении, пучка поперек щели диафрагмы интенсивность прошедшего через нее излучения получает приращение, причем переме 1 цение пучка относительно щели диафрагмы происходит в пределах линейного участка кривой Гаусса, что достигается выбором ширины щели диафрагмы г т 0,1 г, где г - радиус пучка в плоскости диафрагмы, При перемещении пуцка вдоль 1 цели диафрагмы интенсивность излучения, прошедшего через нее, не изменяется. Это достигается выбором длины щели диафрагмы д -2 - Зг. При перемещении контролируемого объекта1 сигнал на фотоприемнике 2 пропорционален сумме сигнала, обусловленного линейным перемещением контролируемого объекта 11, и сигнала, обусловленного его угловым перемещением в плоскости падения первого пучка, так как эти перемещения приводят к перемещению первого пучка поперек щели диафрагмы 3, а угловые переме 1 цения контролируемого объекта1 в плоскости падении второго пучка приводят к перемещению первого пучка вдоль щели диафрагмы 3 и не вызывают сигнала на фотоприемнике 2, Сигнал на фотоприемнике 12 пропорционален угловому перемещению контролируемого объекта 1 в плоскости падения первого пучка, так как при этом второй пучок перемещается попе Орек щели диафрагмы 13. Линейное перемещение и угловые перемещения контролируемого объекта 11 в плоскости падения второго пучка приводят к перемещению второго пучка вдоль 1 цели диафрагмы 13, что не вызывает сигнала на фотоприемнике 12, Сигналы с фотоприемников 2 и 12 поступают на входы дифференциального усилителя 14, выходной сигнал которого пропорционален линейному перемещению контролируемого объекта, которое определяется по показаниям индикаторного устройства 7. Это пояс няется формулой вых = Ца+ Ооу Уд вгде 1,1 -сигнал на выходе дифференциального усилителя 14;э 5 Ця- составляющая сигнала на выходефотоприемника 2, обусловленнаялинейными перемещениями контролируемого объекта1;ау составляющая сигнала на выходефотоприемника 2, обусловленная 30угловыми перемещениями контролируемого объекта 11;д - сигнал на выходе фотоприемн.ка 12.Так как .оу= .д,то 3.3 выа= 11 ов.Оснащение измерителя линейных перемещений расположенными указанным образом призмой БМ-90, двумя зеркалами,третьим фотоприемником с диафрагмой идифференциальным усилителем позволяетустранить погрешность, обусловленную угло 40 выми колебаниями объекта и повысить точность измерений примерно в 3 раза,