Устройство для измерения перемещений

)9) Я 1 В 21/ Е 5 ЫВУЧАППИ- Й;Ю".";, : ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 БД 1 С;Я тся к контхнике. Цель е функцио-, достигается кта, Свето) вета падает тор 3 света. УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относирольно-измерительной теизобретения - расширенинальных возможностей -за счет, дополнительного измеренияугловых перемещений объевой луч от источника 1 сна ультразвуковой модуля В результате дифракции луча на периодической структуре ультразвуковогомодулятора 3 света лучи плюс первогои минус первого порядков дифракциипопадают соответственно на фотоприемники 5 и б, Суммарный сигнал с этихфотоприемников слабо зависит от углападения луча, его величина опредЕляется,с помощью суммирующего блока8 и по ней можно судить о величинелинейного перемещения; Линейный размер определяется по задержке сигнала с выхода суммирующего блока 8относительно импульса генератора 4стробирунюих импульсов. Величинауглового перемещения определяетсяпутем вычитания сигналов плюс первого и минус первого порядков дифракции с помощью вычитающего блока 7,2 ил1460606 5 20 25 30 35 15 м0 55 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения ли :нейных и угловых перемещений объек.тов, например, в инженерной геодезии, а также при создании высокочастотных система автоматическогоконтроля,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей - дости-гается за счет дополнительного измерения угловых перемещений объекта.На фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на фиг.2 - зависимостиинтенсивности световых лучей первогОи минус первого порядков дифракцииот величины угла наклона Фронтовультразвуковой волны к опорному лучу, зависимости амплитуды импульсавычитакщего устройства от величиныугла наклона фронтов ультразвуковойволны к опорному лучу и зависимостиамплитуды импульса суммирующегоустройства от величины угла наклонафронтов ультразвуковой волны к опор"ному лучу,Устройство для измерения перемещений содержит последовательно установленные и оптически связанные источник 1 света, систему 2 формирования опорного светового луча, ультразвуковой модулятор 3 света (УМС),.кинематически связанный с объектом,генератор 4 несущей частоты, выходкоторого связан с входом УМС 3, дваФотоприемника 5 и б, расположенныесоответственно по ходу диФФакционныхлучей плюс первого и минус первогопорядка дифракции, ввяитающий блок7, суммирукзций блок 8, входы каторыйсоединены с выходами фотоприежиков,измеритель 9 амплитуды импульсов,бистабильный элемент 10, генератор11 стробирукщих импульсов.Бистабильный элемент 10 можетбыть выполнен в виде триггера. Используемый УМС 3 выполнен работающив промежуточном режиме между режимами. дифракции Рамана-Ната и дифракцБрэгга. При этом справедливо соотношениеЬЕ-" 1Л где . - ширина ультразвуковогопучка 1Ъ - длина волны света;Л - длина волны ультразвука. Устройство работает следующимобразом,Световой поток от источника 15света, направляют в систему 2 форми рования опорного светового луча, где он преобразуется в опорный световой луч, сфокусированный в области акустооптического взаимодействия. 10 Этот луч падает на УМС 3 под некоторым углом Ы к фронту акустооптической волны, лежащей в пределах% - длина волны света;А - длина волны ульт-.развука.В результате акустооптического взаимодействия световой луч испытывает дифракцию. Продифрагированные части луча плюс первого и минус первого порядка дифракции падают соот- ветственно на Фотоприемники 5 и 6, Стробирукщий импульс с выхода генератора 11 стробирующих импульсов поступает на модуляционный вход гене"ратора ;4 несущей частоты и на первый вход бистабильного элемента 10,.переводя его во включенное состояние.,Генератор 4 работает в режиме импульсной модуляции, В момент появления импульса от генератора 11 стробирующих импульсов генератор 4 генерирует радиоимпульс, преобразуемыйв УМС 3 в ультразвуковую волну, которая через промежуток времени, равныйвремени ее пробега от вхолного торцаУМС 3 до пересечения опорного луча света, вызывает дифракпию этого луча. Дифрагированные лучи формируют сигналы на выходах фотоприемников 5 и 6,задержанные во времени. Эта временная задержка, пропорциональналинейному смещению УМС 3 относительно опорного светового Луча. Сигналы с фотоприемников передаются на суммирующий 8 и вычитающий 7 блоки. Импульсы на выходе. фотоприемников 5 и б имеют. амплитуды, пропорциональные интенснв" ности 1 и 1., дифракционных лучей,интенсивность которых зависит оз величины угла наклона фронтов ультразвуковой волны к опорному лучу фиг. 2 а). Амплитуда импульса на выходе вычитзющего блока 7 зависит от угла К в пределах дз (Фиг,2 б) и свответствует разности" значений 1 и 1 , Таким образой, амплитудаг3 146 импульса на выходе вычитакзцего бло" ка 7 однозначно определяет угловое положение УМС 3 света относительно опорного светового луча. Измеряется амплитуда измерителем 9 амплитуды импульса, Амплитуда импульса на выходе суммирующего блока 8 фиг. 2 в) во всем диапазоне измерения углов9 в отличается от нуля, имеет максимальное значение и практически не меняется. Сигнал с выхода суммируюицего блока 8, задержанный во времени, поступает на бистабильный элемент 1 О и переводит его в выключенное состояние. Длительность единичного импулвса на выходе бистабильного элемента 10 равна времени распространения ультра" звуковой волны от торца УМС 3 до опорного светового луча и определяет линейное смещение объекта, свя" занного с УМС 3. Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее источник света, оптически связанные и установленные . по ходу луча, систему формирования опорного светового луча и ультразвут . ковой модулятор света, фотоприемник,0606 4установленный в зоне дифрагированного луча первого порядка, генератор несущей частоты, выход которого 5соединен с .входом ультразвуковогомодулятора света, бистабильный элемент, генератор стробирующих импульсов, выход которого подключен к модуляционному входу генератора несущейчастоты и первому входу бистабильного элемента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей за счетизмерения наряду с линейными такжеи угловых перемещений, оно снабжено вторым фотоприемником, вычитающим блоком, суммирующим блоком,иизмерителем амплитуды импульса, входы вычитающего и суммирующего бло ков соединены с выходами первого ивторого фотоприемников, выход суммирующего блока соединен с вторымвходом бистабильного элемента, входизмерителя амплитуды импульса соеди нен с выходом вычитающего блока,второй фотоприемник расположен взоне дифрагированного луча, симмет. рично первому бтносительно луча нулевого порядка дифракции., ультра- ЗО звуковой модулятор света выполненв промежуточном режиме между режимами дифракции Романа-Ната и дифракцииБрэгга.