Устройство для измерения линейных смещений

(Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении и прикладнойгеодезии.Цель изобретения - повышение точности за счет управления параметрамидифференциальной картины.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник.излуЧения,например лазер 1, и расположенные последовательно.по ходу излученияформирующую оптическую систему 2,полуплоскость (нож) 3, отражатель 4,закрепленный на контролируемом объекте и выполненный в виде, например,призмы-диэдра или двух зеркал, имеющих угол 90 между отражающими поверхностями, ппоскопараллельную стеклянную пластину 5, закрепленную свозможностью наклона относительно.направления распространения излучения, отраженного отражателем 4, вторую полуплоскость 6, образующую вместе с полуплоскостью 3 дифракционнующель и закрепленную с возможностьюперемещения в двух взаимно перпенди 1кулярных плоскостях относительнонаправления распространения излучения, объектив 7, в фокальной плоскости которого установлен фотоэлектрический анализатор, состоящий из щели8 и Фотоприемника 9, и блок усиленияи регистрации сигнала, включающийподключенный к выходу фотоприемника9 усилитель 10 и соединенный с нимрегистратор 11 сигналов (например,циФровой вольтметр),Устройство работает следующимобразом.Лазерный пучок от источника коллимируется формиующей оптическойсистемой 2 и попадает на полуплоскость 3, неподвижно установленнуюперед объективом системы 2. Пучокдифрагирует на полуплоскости 3 инаправляется вдоль контролируемойтрассы на отражатель 4, отразившисьпоочередно от двух его поверхностейнаправляется в обратном направлении,причем конструкция отражателя обеспечивает сохранение углов падающихна него лучей и пространственноесмещение лазерного пучка бтносительно первоначального направления. Далеелазерный пучок направляется черезнормально расположенную плоскопараллельную пластину 5 на вторую полуплоскость 6, образующую с первойполуплоскостью 3 дифракционную щель.После дифракции на второй полуплоскости 6 щели пучок направляется вобъектив 7, который формирует дифракционную картину Фраунгофера в своейФокальной плоскости (плоскости анализа), в которой установлен фотоэлектрический анализатор, состоящий из щели 8 и Фотоприемника 9. При помощи перемещения щели 8 вдоль плоскости анализа осуществляется измерение угловой координаты одного из минимумов дифракционной картины, при этом электрический сигнал с Фотоприемника 9 поступает в усилитель 10 и затем на. регистратор 11 сигналов,Юстировка устройства производится при неподвижном объекте,на котором закреплен отражатепь 4 и производится путем микроподвижек второй полуплоскости дифрационной щели 6, имеющей возможность перемещений в поперечном и продольном направлениях относительно направления распространения лазерного пучка.После смещения контролируемого объекта на величинудЬ расстояние З 0 между полуплоскостями 3 и 6 дифракционной щели устройства изменится на величину + 2 зЬ, что приведет к изменению эффективной ширины щели и искажению дифракционной картины в плос 1кости анализа, т,е. изменению угловой координаты зарегистрируемого минимума дифракционной картины,Изменение координаты минимумакомпенсируют плавным поворотом плоскопараллельной пластины 5 на угол Ы,добиваясь возвращения одноименногоминимума искаженной дифракционнойкартины в прежнее положение. Измеривугол Ы, производят вычисление величины линейного смещения контролируемого объекта по Формуле из .п 2 (Ы+ )ЛЬ=Ь ( ---- )2 п 2 з 1 п д причем знак линейного смещения определяется.знаком угла поворота Фплоскопараллельной пластины, а число2 в знаменателе свидетельствует оповышении чувствительности измерений,присущей всем методам контроля, использующим отражатели,Фиксирование положения минимумав плоскости анализа при помоши фотоэлектрического анализатора в значи1350488 Составитель В.КлимоваТехред Л.Олийнык Корректор А.Обручар Редактор Н,Гунько Заказ 5249/40 Тираж 677 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4.тельной мере упрощено, так как угол Ч постоянен, кроме того, путем юстировки полуплоскости 6 можно заранее добиться такого распределения осве 5 щеннасти в дифракционной картине, которое обеспечивает повышение отношения сигнал - шум при регистрации минимума. Для вычисления лЕ необходимо измерить только величину угла о( наклона плоскопараллельной пластины 5, причем путем оптимального подбора толщины Ь пластины 5 и выбора показателя преломления стекла, из которого изготовлена пластина, можно варьи ровать чувствительностью и диапазоном производных измерений. Учитывая, что первые минимумы дифракционной картины можно наблюдать под весьма малыми углами : 1, то измерение угла компенсированного наклона пластины является определяющей составляющей погрешности измерений А 1., что позволяет при правильном выборе конструкции осуществлять высокочастотные 2 Б измерения линейных смещений. Следует также отметить, что в расчетную формулу не входит величина расстояния до контролируемого объекта, что весьма важно для проведения равноточных Э 0 измерений линейных смещений вдоль всей контролируемой трассы. Формула изобретения1. Устройство для измерения линейных смещений, содержащее источник излучени 1 и расположенные последовательно по ходу излучения формирующую оптическую систему, объектив и фотоэлектрический анализатор изображения, две непрозрачные полуплоскости и блок усиления и регистрации сигнала, электрически связанный с анализатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено отражателем, выполненным в виде призмы-диэдра, располагаемой на объекте контроля, и плоскопараллельной пластиной, установленной с возможностью наклона относительно направления распространения излучения, отраженного призмой-диэдром, одна из полуплоскостей расположена между оптической системой и призмой-диэдром, а другая - между объективом и пластиной.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью осуществления Ъстировки устройства, другая полуплоскость установлена с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно направления распространения излучения.